Question

8．金屬鎢是熔點(diǎn)最高的金屬，鎢元素在自然界以鎢酸鹽的形式存在．白鎢礦的主要成分是CaWO₄，黑鎢礦的主要成分是FeWO₄．如圖是黑鎢礦堿熔法冶煉工藝流程：

其中A、B、C都是鎢的化合物，而且鎢元素價(jià)態(tài)相同．回答：
（1）鎢是74號(hào)元素，與鉻（Cr）同族，鎢的最外層有兩個(gè)電子，則鎢在元素周期表中的位置是第六周期第VIB族，最高化合價(jià)是+6價(jià)，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為，電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5p⁶5d⁴6s²．
（2）堿熔時(shí)，F(xiàn)eWO₄轉(zhuǎn)化為氧化鐵和鎢酸鈉，寫(xiě)出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式：2MnWO₄+4NaOH+O₂$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2Na₂WO₄+2MnO₂+2H₂O．
（3）濾液A和濃鹽酸發(fā)生的是復(fù)分解反應(yīng)，這一反應(yīng)的化學(xué)方程式是Na₂WO₄+2HCl═H₂WO₄↓+2NaCl．操作Ⅱ的名稱(chēng)是過(guò)濾，沉淀B必須洗滌干凈的原因是防止NaCl混入生成的H₂WO₄中使產(chǎn)品不純，實(shí)驗(yàn)室中證明沉淀B是否洗凈的方法是取最后一次洗液，加入硝酸酸化后再加入硝酸銀溶液．
（4）為制得高純度金屬鎢，采用氫氣還原固體C的原因是使用H₂作還原劑不易引入雜質(zhì)．
（5）某種藍(lán)色氧化鎢的化學(xué)式可以表示為WO_2.95，一般認(rèn)為，藍(lán)色氧化鎢的顏色和非整比暗示了在化合物中存在五價(jià)和六價(jià)兩種價(jià)態(tài)的鎢，則藍(lán)色氧化鎢中五價(jià)鎢與六價(jià)鎢的原子數(shù)目之比為1：9．

Answer 1

分析 由流程可知，鎢酸亞鐵和氫氧化鈉、氧氣反應(yīng)生成氧化鐵和鎢酸鈉，根據(jù)化合價(jià)升降法配平方程式；
鎢酸錳和氫氧化鈉反應(yīng)生成鎢酸鈉和氫氧化錳，水浸時(shí)，氧化鐵和氫氧化錳不溶于水，鎢酸鈉溶于水，故過(guò)濾后得到的濾液含鎢酸鈉，故A為鎢酸鈉，鎢酸鈉和濃鹽酸反應(yīng)生成鎢酸和氯化鈉；鎢酸酸性很弱，難溶于水，判斷B為鎢酸；鎢酸加熱分解產(chǎn)生三氧化鎢和水，判斷C為三氧化鎢．
（1）根據(jù)核外電子數(shù)及電子排布規(guī)律分析；
（2）根據(jù)氧化鐵和氧化錳不溶于水，鎢酸鈉易溶于水判斷A為鎢酸鈉，則MnWO₄與NaOH反應(yīng)生成二氧化錳和鎢酸鈉；
（3）Na₂WO₄與濃鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和H₂WO₄；分離溶液和不溶性固體采用過(guò)濾方法；洗滌沉淀防止雜質(zhì)混入產(chǎn)品中；檢驗(yàn)沉淀是否洗凈應(yīng)取最后一次洗液，因沉淀中可能含氯離子，用硝酸銀和稀硝酸來(lái)檢驗(yàn)；
（4）碳或氫氣都可置換出鎢，但碳為固體，難以分離；
（5）把五價(jià)和六價(jià)兩種價(jià)態(tài)的氧化物的化學(xué)式分別寫(xiě)成WO_2.5和WO₃，設(shè)藍(lán)色氧化鎢的組成為xWO_2.5•yWO₃，利用W和O的個(gè)數(shù)之比為1：2.95來(lái)解答．

解答 解：由流程可知，鎢酸亞鐵和氫氧化鈉、氧氣反應(yīng)生成氧化鐵和鎢酸鈉，根據(jù)化合價(jià)升降法配平方程式；
鎢酸錳和氫氧化鈉反應(yīng)生成鎢酸鈉和氫氧化錳，水浸時(shí)，氧化鐵和氫氧化錳不溶于水，鎢酸鈉溶于水，故過(guò)濾后得到的濾液含鎢酸鈉，故A為鎢酸鈉，鎢酸鈉和濃鹽酸反應(yīng)生成鎢酸和氯化鈉；鎢酸酸性很弱，難溶于水，判斷B為鎢酸；鎢酸加熱分解產(chǎn)生三氧化鎢和水，判斷C為三氧化鎢．
（1）鎢是74號(hào)元素，與鉻（Cr）同族，鎢的最外層有兩個(gè)電子，核外各電子層電子數(shù)為2、8、18、32、14、2，電子層數(shù)等于周期序數(shù)，所以在周期表的位置是第六周期，其外圍電子排布為5d⁴6s²，位于第VIB族，最高正價(jià)為+6價(jià)，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為；其電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5p⁶5d⁴6s²，
故答案為：第六周期第VIB族；+6；；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5p⁶5d⁴6s²；
（2）氧化鐵和氧化錳不溶于水，鎢酸鈉易溶于水判斷A為鎢酸鈉，則MnWO₄與NaOH反應(yīng)生成二氧化錳和鎢酸鈉，反應(yīng)中錳元素化合價(jià)升高作還原劑，氧氣作氧化劑，其反應(yīng)方程式為：2MnWO₄+4NaOH+O₂$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2Na₂WO₄+2MnO₂+2H₂O，
故答案為：2MnWO₄+4NaOH+O₂$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2Na₂WO₄+2MnO₂+2H₂O；
（3）Na₂WO₄與濃鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和H₂WO₄，其化學(xué)方程式為：Na₂WO₄+2HCl═H₂WO₄↓+2NaCl；分離溶液和不溶性固體采用過(guò)濾方法；洗滌沉淀防止雜質(zhì)混入產(chǎn)品中，所以沉淀B必須洗滌干凈的原因是防止NaCl混入生成的H₂WO₄中使產(chǎn)品不純；檢驗(yàn)沉淀是否洗凈應(yīng)取最后一次洗液，檢驗(yàn)是否含氯離子，用硝酸銀和稀硝酸來(lái)檢驗(yàn)；
故答案為：Na₂WO₄+2HCl═H₂WO₄↓+2NaCl；過(guò)濾；防止NaCl混入生成的H₂WO₄中使產(chǎn)品不純；取最后一次洗液，加入硝酸酸化后再加入硝酸銀溶液；
（4）碳或氫氣都可置換出鎢，如果用碳作還原劑，混雜在金屬中的碳不易除去，而且碳在高溫下和金屬鎢也能生成碳化鎢，不容易獲得純凈的金屬鎢．H₂作還原劑，過(guò)量的H₂會(huì)從體系中自動(dòng)逸出，
故答案為：使用H₂作還原劑不易引入雜質(zhì)；
（5）把五價(jià)和六價(jià)兩種價(jià)態(tài)的氧化物的化學(xué)式分別寫(xiě)成WO_2.5和WO₃，設(shè)藍(lán)色氧化鎢的組成為xWO_2.5•yWO₃，
因W和O的個(gè)數(shù)之比為1：2.95，則有$\frac{x+y}{2.5x+3y}$=$\frac{1}{2.95}$，解得$\frac{x}{y}$=$\frac{1}{9}$；所以藍(lán)色氧化鎢中五價(jià)和六價(jià)兩種價(jià)態(tài)的鎢的原子數(shù)之比為1：9；
故答案為：1：9．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查工業(yè)制備流程、金屬的冶煉、氧化還原反應(yīng)和化學(xué)計(jì)算，并考查學(xué)生正確書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式的能力，一道綜合知識(shí)的考查題，考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，綜合性強(qiáng)，難度中等．