《2025年红对勾高考一轮复习金卷化学》

19.(2024·河南信阳模拟)五氧化二钽$(Ta_{2}O_{5})$主要用作钽酸锂单晶和制造高折射低色散特种光学玻璃等。一种以含钽废料(主要成分为$NaTaO_{3}$、$SiO_{2}$以及少量的$FeO$、$Fe_{2}O_{3}$、$Al_{2}O_{3}$等)为原料制备$Ta_{2}O_{5}$的工艺流程如图所示:
　　　　　　　　
已知:$H_{2}TaF_{7}$是弱酸。回答下列问题:
(1)“酸溶”时,$Fe_{2}O_{3}$发生反应的基本反应类型为______________,“滤渣”的主要成分是________(填化学式)。
(2)“氧化”时,发生反应的离子方程式为________________________。
(3)“浸钽”时,加入$4g\cdot L^{-1}$的$HF$溶液,浸出时间为$4h$,钽的浸出率随温度的变化如图所示,浸出的最佳温度为________$^{\circ}C$。“调$pH$”后,溶液中溶质主要为$NaTaO_{3}$,写出“浸钽”时生成$H_{2}TaF_{7}$的离子方程式:______________________________。
　　　　　　　　
(4)“沉钽”时,生成$Ta(OH)_{5}$,反应的化学方程式为______________。

答案：
(1)复分解反应 SiO₂
(2)2H⁺ + 2Fe²⁺ + H₂O₂ = 2H₂O + 2Fe³⁺
(3)80 7HF + TaO₃⁻ + H⁺ = H₂TaF₇ + 3H₂O
(4)H₂TaF₇ + 7NH₃·H₂O = Ta(OH)₅↓ + 7NH₄F + 2H₂O(或H₂TaF₇ + 7NH₃ + 5H₂O = Ta(OH)₅↓ + 7NH₄F)
解析：以含钽废料(主要成分为Ta₂O₅、SiO₂、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃等)为原料制备Ta₂O₅，含钽废料先“粉碎”，然后加入稀硫酸“酸溶”，SiO₂不溶于硫酸，FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃等溶解生成Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，加H₂O₂溶液将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入氢氧化钠溶液调节pH生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，过滤得到对应沉淀，“调pH”后，溶液中溶质主要为NaTaO₃，“浸钽”时生成H₂TaF₇和水，“沉钽”时，H₂TaF₇与NH₃·H₂O反应生成Ta(OH)₅，焙烧得Ta₂O₅。据此分析解题。
(1)“酸溶”时，Fe₂O₃发生反应Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O，属于复分解反应，SiO₂不溶于硫酸，“滤渣”的主要成分是SiO₂。
(2)加H₂O₂溶液将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，发生反应的离子方程式为2H⁺ + 2Fe²⁺ + H₂O₂ = 2H₂O + 2Fe³⁺。
(3)由题图可知，浸出的最佳温度为80 ℃，温度过低，浸出率低，温度过高，Ta浸出率变化不大，但能耗增大。“调pH”后，溶液中溶质主要为NaTaO₃，“浸钽”时生成H₂TaF₇和水，离子方程式为7HF + TaO₃⁻ + H⁺ = H₂TaF₇ + 3H₂O。
(4)“沉钽”时通入氨气，生成了一水合氨，H₂TaF₇与NH₃·H₂O反应生成Ta(OH)₅，反应的化学方程式为H₂TaF₇ + 7NH₃·H₂O = Ta(OH)₅↓ + 7NH₄F + 2H₂O或H₂TaF₇ + 7NH₃ + 5H₂O = Ta(OH)₅↓ + 7NH₄F。