Question

钨是熔点最高的金属，也是重要的战略物资。自然界中钨矿石主要有黑钨矿和白钨矿两种。其中，黑钨矿主要成分是铁和锰的钨酸盐(FeWO₄、MnWO₄) 以及少量杂质(含Si、P、As元素的化合物)。由黑钨矿冶炼钨的“黑钨精矿高压碱煮(烧破)一溶剂萃取一蒸发结晶法”工艺流程如下图：

回答下列问题：

(1) 高压碱煮法中，“高压”的目的是_____________。

(2) 滤渣1的主要成分中含有的金属元素为_______。

(3) 除最后 一步外，流程中钨元素价态均未发生改变，则FeWO₄中铁元素的价态为_____。第一步黑钨矿原料熔融时，FeWO₄发生反应的化学方程式为________。

(4) H₂SO₄中和后溶液中还有SiO₃^2-、AsO₃^3-、AsO₄^3-、PO₄^3-等离子，则加入H₂O₂时发生反 应的离子方程式为_________。

(5) 钨酸钠溶液还含有NaOH、NaCl 和_____杂质。为了得到纯净的钨酸，需要经过萃取和反萃取工业流程。该操作中使用到的玻璃仪器有_________。 向钨酸钠溶液中加入四辛基氧化铵有机萃取剂萃取分液，此时钨元素处于_____层中(填“有机”或“无机”)。然后加入氨水反萃取、结晶得到仲钨酸铵(NH₄)₆W₇O₂·7H₂O，仲钨酸铵加热分解得到三氧化钨的化学方程式为_________________________。

Answer

增大氧气的浓度，提高反应速率 Fe、 Mn。 +2 4FeWO4+8NaOH+O24Na2WO4+2Fe2O3+4H2O（无加热符号不扣分） AsO33－＋H2O2＝AsO43－＋H2O Na2SO4 分液漏斗、烧杯 有机 (NH4)6W7O24·7H2O6NH3↑+ 7WO3 + 10H2O

【解析】试题分析：(1)氧气是反应物，增大压强可以提高反应速率；(2)黑钨矿主要成分是铁和锰的钨酸盐，高压碱煮，过滤后的溶液中含有钨酸钠，不含Fe、 Mn元素；(3) 钨酸钠中W元素的化合价是+6，根据化合价代数和等于0计算FeWO4中Fe元素的化合价； FeWO4与NaOH、O2加热熔融生成Na2WO4、Fe2O3；(4) 根据流程图，加入H2O2时AsO33－被氧化为AsO43－；(5)根据流程图，钨酸钠溶液中含有硫酸根离子；萃取分液用到的玻璃仪器是分液漏斗、烧杯；向钨酸钠溶液中加入四辛基氧化铵有机萃取剂萃取分液，钨元素处于有机层；仲钨酸铵分解生成NH3、WO3 、H2O；

解析：(1)高压碱煮法中，氧气是反应物，“高压”的目的是增大氧气的浓度，提高反应速率；(2)黑钨矿主要成分是铁和锰的钨酸盐，高压碱煮，过滤后的溶液是钨酸钠，不含Fe、 Mn元素，所以滤渣1的主要成分中含有的金属元素为Fe、 Mn；(3) 钨酸钠中W元素的化合价是+6，根据化合价代数和等于0，FeWO4中Fe元素的化合价为+2；FeWO4与NaOH、O2加热熔融生成Na2WO4、Fe2O3，反应方程式是4FeWO4+8NaOH+O24Na2WO4+2Fe2O3+4H2O；(4) 根据流程图，加入H2O2时AsO33－被氧化为AsO43－，反应的话离子方程式是AsO33－＋H2O2＝AsO43－＋H2O；(5)根据流程图，钨酸钠溶液中含有硫酸根离子，所以钨酸钠溶液还含有NaOH、NaCl和Na2SO4杂质；萃取分液用到的玻璃仪器是分液漏斗、烧杯；根据题意，向钨酸钠溶液中加入四辛基氧化铵有机萃取剂萃取分液，钨元素处于有机层；仲钨酸铵分解生成WO3 的方程式是(NH4)6W7O24·7H2O6NH3↑+ 7WO3 + 10H2O；