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2.用黑鎢礦[FeWO4、MnWO4(W為+6價)]結合其它化工生產高純鎢的化工流程如圖1.已知H2WO4是不溶于水的弱酸,受熱可分解生成氧化物.請回答下列有關問題:

(1)上述流程中通入空氣的目的是氧化Fe2+、Mn2+
(2)濾渣A為黑色,其與硫酸反應的離子方程式為Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O;
濾液A與濃鹽酸反應的離子方程式為WO42-+2H+=H2WO4↓;
(3)實驗室用鋅錳堿性電池做電源模擬氯堿工業的裝置如圖2:
已知:鋅錳堿性電池的總反應為Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH,寫出鋅錳堿性電池正極反應式MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-;則鋅錳堿性電池的鋅電極應與裝置中電極B(填“A”或“B”)相接,進料口A的物質為精制飽和食鹽水,若鋅電極消耗6.5g時產生的氣體Y理論上能還原固體甲得到6.1g純鎢(保留一位小數).[Mr(W)=184]
(4)已知單質碳也可與固體甲制得鎢,用氣體Y而不用單質碳的原因會引入雜質碳,會生成碳化鎢;
(5)常溫下,黑鎢礦中FeWO4和MnWO4的溶度積常數分別為:Ksp(FeWO4)=2.5×10-12;Ksp(MnWO4)=7.5×10-16;欲將體積為1L含MnWO4物質的量為0.6mol懸濁液全部轉化為FeWO4懸濁液,理論上可往MnWO4懸濁液加入等體積一定濃度的FeCl2溶液完成上述轉化;請計算所加入FeCl2溶液濃度為2000mol/L.(溶液混合體積變化可忽略)

分析 黑鎢礦通入空氣與氫氧化鈉在熔融狀態下反應生成MnO2、Fe3O4、Na2WO4,加水溶解、過濾,濾渣A為黑色,含有MnO2、Fe3O4,加入硫酸,Fe3O4溶解,濾渣C為MnO2,可用于鋅錳堿性電池,濾液A含有Na2WO4,加入鹽酸可生成H2WO4沉淀,灼燒生成WO3,濾液B含有NaCl,電解飽和食鹽水生成氫氣,可與WO3反應生成W,
(1)上述流程中通入空氣可氧化Fe2+、Mn2+
(2)濾渣A含有MnO2、Fe3O4,加入硫酸,Fe3O4溶解;濾液A中含有WO42-,與氫離子反應生成H2WO4沉淀;
(3)鋅錳堿性電池的正極上二氧化錳得電子生成MnOOH;電解飽和食鹽水,石墨為陽極,鐵為陰極,鋅錳堿性電池的鋅電極應與裝置中電極B相連,氫氣在陰極生成,從出口B出來,且陰極生成氫氧化鈉,從進料口A加入的物質為精制飽和食鹽水;根據電子守恒計算;
(4)單質碳也可與固體WO3制得鎢,但易引入雜質碳;
(5)根據Ksp(FeWO4)=c(Fe2+)•c(WO42-)=2.5×10-12,結合亞鐵離子的濃度計算即可.

解答 解:黑鎢礦通入空氣與氫氧化鈉在熔融狀態下反應生成MnO2、Fe2O3、Fe3O4、Na2WO4,加水溶解、過濾,濾渣A含有MnO2、Fe3O4,加入硫酸,Fe3O4溶解,濾渣C為MnO2,可用于鋅錳堿性電池,濾液A含有Na2WO4,加入鹽酸可生成H2WO4沉淀,灼燒生成WO3,濾液B含有NaCl,電解飽和食鹽水生成氫氣,可用于高溫下與WO3反應生成W,
(1)上述流程中通入空氣可氧化Fe2+、Mn2+,故答案為:氧化Fe2+、Mn2+
(2)濾渣A含有MnO2、Fe3O4,加入硫酸,Fe3O4溶解,反應的離子方程式為Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2+4H2O;濾液A中含有WO42-,與氫離子反應生成H2WO4沉淀,反應的離子方程式為:WO42-+2H+=H2WO4↓;
故答案為:Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2+4H2O;WO42-+2H+=H2WO4↓;
(3)鋅錳堿性電池的正極上二氧化錳得電子生成MnOOH,則電池正極反應式為MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-,電解飽和食鹽水,石墨為陽極,鐵為陰極,鋅錳堿性電池的鋅電極應與裝置中電極B相連,氫氣在陰極生成,從出口B出來,且陰極生成氫氧化鈉;從進料口A加入的物質為精制飽和食鹽水,
根據電子守恒可知,Zn~2e-~H2~$\frac{1}{3}$WO3 ~$\frac{1}{3}$W
                 65                $\frac{1}{3}$×184
                 6.5g               m(W)
則m(W)=$\frac{6.5g×\frac{1}{3}×184}{65}$=6.1g,
故答案為:MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-;B;精制飽和食鹽水;6.1;
(4)單質碳也可與固體WO3制得鎢,但易引入雜質碳,且生成碳化鎢,故答案為:會引入雜質碳,會生成碳化鎢;
(5)根據Ksp(FeWO4)=c(Fe2+)•c(WO42-)=2.5×10-12,Ksp(MnWO4)=7.5×10-16,體積為1L含MnWO4物質的量為0.6mol,則溶液中c(WO42-)=$\frac{7.5×1{0}^{-16}}{0.6}$=1.25×10-15,c(Fe2+)=$\frac{Ksp}{c(W{{O}_{4}}^{2-})}$=$\frac{2.5×1{0}^{-12}}{1.25×1{0}^{-15}}$=2000mol/L,
故答案為:2000.

點評 本題主要考查工業制備流程、金屬的冶煉、化學計算,為高考高頻考點,側重于學生的分析能力和實驗能力、計算能力的考查,綜合性強,注意把握實驗的流程和原理,難度中等.

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