Question

【题目】钨是熔点最高的金属，是重要的战略物资。自然界中黑钨矿的主要成分是FeWO4、MnWO4，还含有少量Si、P、As的化合物。由黑钨矿制备WO3的工艺流程如图：

已知：①滤渣I的主要成份是Fe2O3、Mn3O4。

②萃取剂为叔胺N235，化学式用R3N表示，是一种弱碱。

回答下列问题：

(1)钨酸盐（FeWO4、MnWO4）中钨元素的化合价是_________，“煅烧”过程中生成Mn3O4的化学方程式是________________________________________________。

(2)溶浸时，固体要进行粉碎，同时还要不断搅拌的目的是______________________________。

(3)浸出液中的溶质有Na2WO4、Na2SiO3、Na3PO4、Na3AsO4，加入MgSO4、H2SO4将溶液的pH调至9时，溶液中＝_________。已知Ksp[Mg3(PO4)2]＝2.0×10－24、Ksp[Mg3(AsO4)2] ＝2.0×10－20。

(4)“调节pH＝2”时，钨酸钠（Na2WO4）转化为偏钨酸钠（Na6H2W12O40）的离子方程式是

12WO42－+ 18H＋H2W12O406－+ 8H2O。萃取过程发生反应是3(R3NH)2SO4(油层)+ H2W12O406－(水层)(R3NH)6H2W12O40(油层)+ 3SO42－(水层)，则反萃取获得(NH4)2WO4溶液时的反萃取剂可选择________。

A．氨水 B．NaOH溶液 C．NH4HCO3溶液 D．NH4Cl溶液

(5)操作A的名称是__________，焙烧生成WO3的化学方程式是_______________________。

Answer 1

【答案】+6 6MnWO4 + 6Na2CO3 + O26Na2WO4 + 2Mn3O4 + 6CO2 增大固体与水的接触面积，加快溶解速率，使固体充分溶解，提高原料的利用率 10－2 AC 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤（干燥） (NH4)2WO4WO3+2NH3↑+H2O

【解析】

由黑钨矿冶炼钨的工艺流程：向黑钨矿中[主要成分是铁和锰的钨酸盐（FeWO4、MnWO4）]，还含少量Si、P、As的化合物）中加入Na2CO3，在空气中煅烧，主要反应为：6MnWO4 + 6Na2CO3 + O26Na2WO4 + 2Mn3O4 + 6CO2、4FeWO4 + 4Na2CO3 + O24Na2WO4 + 2Fe2O3+ 4CO2，加水溶解后再过滤，所得滤渣I的主要成份是不溶于水的Fe2O3和Mn3O4，滤液中除Na2WO4 外，还含有少量Na2SiO3、Na3PO4、Na3AsO4，向滤液中加入MgSO4溶液，并滴加稀硫酸调节溶液pH=9左右，除去不溶物，得到含有MgSiO3、MgHPO4、MgHAsO4的滤渣Ⅱ，滤液主要是含Na2WO4的溶液，再加入稀硫酸调节pH=2并依次用R3N萃取除去水层后，再加入反萃取剂获得（NH4）2WO4的水溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤(干燥)即可得到（NH4）2WO4晶体，最后将所得晶体焙烧即得到WO3，据此分析解题。

(1)钨酸盐(FeWO4、MnWO4)中Fe或Mn元素的化合价均为+2价，氧元素的化合价为-2价，设W元素化合价为x，则（+2）+（x）+（-2）×4=0，解得钨元素的化合价是+6价；“煅烧”过程中MnWO4和Na2CO3、O2在高温下反应生成Mn3O4，由质量守恒可知还有Na2WO4、CO2生成，发生反应的化学方程式是6MnWO4 + 6Na2CO3 + O26Na2WO4 + 2Mn3O4 + 6CO2；

(2)溶浸时，为增大固体与水的接触面积，加快溶解速率，使固体充分溶解，提高原料的利用率，应将固体进行粉碎，并用玻璃棒不断搅拌；

(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,将溶液的pH调至9时，溶液中＝==10-2；

(4)加入反萃取剂的目的获得(NH4)2WO4溶液，即使3(R3NH)2SO4(油层)+ H2W12O406－(水层)(R3NH)6H2W12O40(油层)+ 3SO42－(水层)平衡逆向移动，则应选择氨水或NH4HCO3溶液；不选择NaOH溶液，因其会引入杂质离子Na+；不选择NH4Cl溶液，因其会引入杂质离子Cl-，且不影响平衡的移动，故答案为AC；

(5)操作A是指将（NH4）2WO4的水溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤(干燥)得到（NH4）2WO4晶体；（NH4）2WO4晶体焙烧生成WO3，同时得到NH3和水，发生反应的化学方程式是(NH4)2WO4WO3+2NH3↑+H2O。