Question

【題目】鎢是熔點最高的金屬，是重要的戰略物資。自然界中黑鎢礦的主要成分是FeWO4、MnWO4，還含有少量Si、P、As的化合物。由黑鎢礦制備WO3的工藝流程如圖：

已知：①濾渣I的主要成份是Fe2O3、Mn3O4。

②萃取劑為叔胺N235，化學式用R3N表示，是一種弱堿。

回答下列問題：

(1)鎢酸鹽（FeWO4、MnWO4）中鎢元素的化合價是_________，“煅燒”過程中生成Mn3O4的化學方程式是________________________________________________。

(2)溶浸時，固體要進行粉碎，同時還要不斷攪拌的目的是______________________________。

(3)浸出液中的溶質有Na2WO4、Na2SiO3、Na3PO4、Na3AsO4，加入MgSO4、H2SO4將溶液的pH調至9時，溶液中＝_________。已知Ksp[Mg3(PO4)2]＝2.0×10－24、Ksp[Mg3(AsO4)2] ＝2.0×10－20。

(4)“調節pH＝2”時，鎢酸鈉（Na2WO4）轉化為偏鎢酸鈉（Na6H2W12O40）的離子方程式是

12WO42－+ 18H＋H2W12O406－+ 8H2O。萃取過程發生反應是3(R3NH)2SO4(油層)+ H2W12O406－(水層)(R3NH)6H2W12O40(油層)+ 3SO42－(水層)，則反萃取獲得(NH4)2WO4溶液時的反萃取劑可選擇________。

A．氨水 B．NaOH溶液 C．NH4HCO3溶液 D．NH4Cl溶液

(5)操作A的名稱是__________，焙燒生成WO3的化學方程式是_______________________。

Answer 1

【答案】+6 6MnWO4 + 6Na2CO3 + O26Na2WO4 + 2Mn3O4 + 6CO2 增大固體與水的接觸面積，加快溶解速率，使固體充分溶解，提高原料的利用率 10－2 AC 蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌（干燥） (NH4)2WO4WO3+2NH3↑+H2O

【解析】

由黑鎢礦冶煉鎢的工藝流程：向黑鎢礦中[主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽（FeWO4、MnWO4）]，還含少量Si、P、As的化合物）中加入Na2CO3，在空氣中煅燒，主要反應為：6MnWO4 + 6Na2CO3 + O26Na2WO4 + 2Mn3O4 + 6CO2、4FeWO4 + 4Na2CO3 + O24Na2WO4 + 2Fe2O3+ 4CO2，加水溶解后再過濾，所得濾渣I的主要成份是不溶于水的Fe2O3和Mn3O4，濾液中除Na2WO4 外，還含有少量Na2SiO3、Na3PO4、Na3AsO4，向濾液中加入MgSO4溶液，并滴加稀硫酸調節溶液pH=9左右，除去不溶物，得到含有MgSiO3、MgHPO4、MgHAsO4的濾渣Ⅱ，濾液主要是含Na2WO4的溶液，再加入稀硫酸調節pH=2并依次用R3N萃取除去水層后，再加入反萃取劑獲得（NH4）2WO4的水溶液，經蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌(干燥)即可得到（NH4）2WO4晶體，最后將所得晶體焙燒即得到WO3，據此分析解題。

(1)鎢酸鹽(FeWO4、MnWO4)中Fe或Mn元素的化合價均為+2價，氧元素的化合價為-2價，設W元素化合價為x，則（+2）+（x）+（-2）×4=0，解得鎢元素的化合價是+6價；“煅燒”過程中MnWO4和Na2CO3、O2在高溫下反應生成Mn3O4，由質量守恒可知還有Na2WO4、CO2生成，發生反應的化學方程式是6MnWO4 + 6Na2CO3 + O26Na2WO4 + 2Mn3O4 + 6CO2；

(2)溶浸時，為增大固體與水的接觸面積，加快溶解速率，使固體充分溶解，提高原料的利用率，應將固體進行粉碎，并用玻璃棒不斷攪拌；

(3)已知Ksp[Mg3(PO4)2]＝c3(Mg2+)×c2(PO43-)=2.0×10－24、Ksp[Mg3(AsO4)2] ＝c3(Mg2+)×c2(AsO43-)=2.0×10－20,將溶液的pH調至9時，溶液中＝==10-2；

(4)加入反萃取劑的目的獲得(NH4)2WO4溶液，即使3(R3NH)2SO4(油層)+ H2W12O406－(水層)(R3NH)6H2W12O40(油層)+ 3SO42－(水層)平衡逆向移動，則應選擇氨水或NH4HCO3溶液；不選擇NaOH溶液，因其會引入雜質離子Na+；不選擇NH4Cl溶液，因其會引入雜質離子Cl-，且不影響平衡的移動，故答案為AC；

(5)操作A是指將（NH4）2WO4的水溶液經蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌(干燥)得到（NH4）2WO4晶體；（NH4）2WO4晶體焙燒生成WO3，同時得到NH3和水，發生反應的化學方程式是(NH4)2WO4WO3+2NH3↑+H2O。