Question

【題目】鎢是熔點最高的金屬，也是重要的戰略物資。自然界中鎢礦石主要有黑鎢礦和白鎢礦兩種。其中，黑鎢礦主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽(FeWO4、MnWO4) 以及少量雜質(含Si、P、As元素的化合物)。由黑鎢礦冶煉鎢的“黑鎢精礦高壓堿煮(燒破)一溶劑萃取一蒸發結晶法”工藝流程如下圖：

回答下列問題：

(1) 高壓堿煮法中，“高壓”的目的是_____________。

(2) 濾渣1的主要成分中含有的金屬元素為_______。

(3) 除最后 一步外，流程中鎢元素價態均未發生改變，則FeWO4中鐵元素的價態為_____。第一步黑鎢礦原料熔融時，FeWO4發生反應的化學方程式為________。

(4) H2SO4中和后溶液中還有SiO32-、AsO33-、AsO43-、PO43-等離子，則加入H2O2時發生反 應的離子方程式為_________。

(5) 鎢酸鈉溶液還含有NaOH、NaCl 和_____雜質。為了得到純凈的鎢酸，需要經過萃取和反萃取工業流程。該操作中使用到的玻璃儀器有_________。 向鎢酸鈉溶液中加入四辛基氧化銨有機萃取劑萃取分液，此時鎢元素處于_____層中(填“有機”或“無機”)。然后加入氨水反萃取、結晶得到仲鎢酸銨(NH4)6W7O2·7H2O，仲鎢酸銨加熱分解得到三氧化鎢的化學方程式為_________________________。

Answer 1

【答案】 增大氧氣的濃度，提高反應速率 Fe、 Mn。 +2 4FeWO4+8NaOH+O24Na2WO4+2Fe2O3+4H2O（無加熱符號不扣分） AsO33－＋H2O2＝AsO43－＋H2O Na2SO4 分液漏斗、燒杯 有機 (NH4)6W7O24·7H2O6NH3↑+ 7WO3 + 10H2O

【解析】試題分析：(1)氧氣是反應物，增大壓強可以提高反應速率；(2)黑鎢礦主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽，高壓堿煮，過濾后的溶液中含有鎢酸鈉，不含Fe、 Mn元素；(3) 鎢酸鈉中W元素的化合價是+6，根據化合價代數和等于0計算FeWO4中Fe元素的化合價； FeWO4與NaOH、O2加熱熔融生成Na2WO4、Fe2O3；(4) 根據流程圖，加入H2O2時AsO33－被氧化為AsO43－；(5)根據流程圖，鎢酸鈉溶液中含有硫酸根離子；萃取分液用到的玻璃儀器是分液漏斗、燒杯；向鎢酸鈉溶液中加入四辛基氧化銨有機萃取劑萃取分液，鎢元素處于有機層；仲鎢酸銨分解生成NH3、WO3 、H2O；

解析：(1)高壓堿煮法中，氧氣是反應物，“高壓”的目的是增大氧氣的濃度，提高反應速率；(2)黑鎢礦主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽，高壓堿煮，過濾后的溶液是鎢酸鈉，不含Fe、 Mn元素，所以濾渣1的主要成分中含有的金屬元素為Fe、 Mn；(3) 鎢酸鈉中W元素的化合價是+6，根據化合價代數和等于0，FeWO4中Fe元素的化合價為+2；FeWO4與NaOH、O2加熱熔融生成Na2WO4、Fe2O3，反應方程式是4FeWO4+8NaOH+O24Na2WO4+2Fe2O3+4H2O；(4) 根據流程圖，加入H2O2時AsO33－被氧化為AsO43－，反應的話離子方程式是AsO33－＋H2O2＝AsO43－＋H2O；(5)根據流程圖，鎢酸鈉溶液中含有硫酸根離子，所以鎢酸鈉溶液還含有NaOH、NaCl和Na2SO4雜質；萃取分液用到的玻璃儀器是分液漏斗、燒杯；根據題意，向鎢酸鈉溶液中加入四辛基氧化銨有機萃取劑萃取分液，鎢元素處于有機層；仲鎢酸銨分解生成WO3 的方程式是(NH4)6W7O24·7H2O6NH3↑+ 7WO3 + 10H2O；