Question

8．金屬鎢是熔點最高的金屬，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，而且鎢元素價態(tài)相同．回答：
（1）鎢是74號元素，與鉻（Cr）同族，鎢的最外層有兩個電子，則鎢在元素周期表中的位置是第六周期第VIB族，最高化合價是+6價，其原子結構示意圖為，電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5p⁶5d⁴6s²．
（2）堿熔時，F(xiàn)eWO₄轉化為氧化鐵和鎢酸鈉，寫出相應反應的化學方程式：2MnWO₄+4NaOH+O₂$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2Na₂WO₄+2MnO₂+2H₂O．
（3）濾液A和濃鹽酸發(fā)生的是復分解反應，這一反應的化學方程式是Na₂WO₄+2HCl═H₂WO₄↓+2NaCl．操作Ⅱ的名稱是過濾，沉淀B必須洗滌干凈的原因是防止NaCl混入生成的H₂WO₄中使產品不純，實驗室中證明沉淀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．
（5）某種藍色氧化鎢的化學式可以表示為WO_2.95，一般認為，藍色氧化鎢的顏色和非整比暗示了在化合物中存在五價和六價兩種價態(tài)的鎢，則藍色氧化鎢中五價鎢與六價鎢的原子數目之比為1：9．

Answer 1

分析 由流程可知，鎢酸亞鐵和氫氧化鈉、氧氣反應生成氧化鐵和鎢酸鈉，根據化合價升降法配平方程式；
鎢酸錳和氫氧化鈉反應生成鎢酸鈉和氫氧化錳，水浸時，氧化鐵和氫氧化錳不溶于水，鎢酸鈉溶于水，故過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；鎢酸加熱分解產生三氧化鎢和水，判斷C為三氧化鎢．
（1）根據核外電子數及電子排布規(guī)律分析；
（2）根據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反應生成二氧化錳和鎢酸鈉；
（3）Na₂WO₄與濃鹽酸反應生成氯化鈉和H₂WO₄；分離溶液和不溶性固體采用過濾方法；洗滌沉淀防止雜質混入產品中；檢驗沉淀是否洗凈應取最后一次洗液，因沉淀中可能含氯離子，用硝酸銀和稀硝酸來檢驗；
（4）碳或氫氣都可置換出鎢，但碳為固體，難以分離；
（5）把五價和六價兩種價態(tài)的氧化物的化學式分別寫成WO_2.5和WO₃，設藍色氧化鎢的組成為xWO_2.5•yWO₃，利用W和O的個數之比為1：2.95來解答．

解答 解：由流程可知，鎢酸亞鐵和氫氧化鈉、氧氣反應生成氧化鐵和鎢酸鈉，根據化合價升降法配平方程式；
鎢酸錳和氫氧化鈉反應生成鎢酸鈉和氫氧化錳，水浸時，氧化鐵和氫氧化錳不溶于水，鎢酸鈉溶于水，故過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；鎢酸加熱分解產生三氧化鎢和水，判斷C為三氧化鎢．
（1）鎢是74號元素，與鉻（Cr）同族，鎢的最外層有兩個電子，核外各電子層電子數為2、8、18、32、14、2，電子層數等于周期序數，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，最高正價為+6價，其原子結構示意圖為；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反應生成二氧化錳和鎢酸鈉，反應中錳元素化合價升高作還原劑，氧氣作氧化劑，其反應方程式為：2MnWO₄+4NaOH+O₂$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2Na₂WO₄+2MnO₂+2H₂O，
故答案為：2MnWO₄+4NaOH+O₂$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2Na₂WO₄+2MnO₂+2H₂O；
（3）Na₂WO₄與濃鹽酸反應生成氯化鈉和H₂WO₄，其化學方程式為：Na₂WO₄+2HCl═H₂WO₄↓+2NaCl；分離溶液和不溶性固體采用過濾方法；洗滌沉淀防止雜質混入產品中，所以沉淀B必須洗滌干凈的原因是防止NaCl混入生成的H₂WO₄中使產品不純；檢驗沉淀是否洗凈應取最后一次洗液，檢驗是否含氯離子，用硝酸銀和稀硝酸來檢驗；
故答案為：Na₂WO₄+2HCl═H₂WO₄↓+2NaCl；過濾；防止NaCl混入生成的H₂WO₄中使產品不純；取最后一次洗液，加入硝酸酸化后再加入硝酸銀溶液；
（4）碳或氫氣都可置換出鎢，如果用碳作還原劑，混雜在金屬中的碳不易除去，而且碳在高溫下和金屬鎢也能生成碳化鎢，不容易獲得純凈的金屬鎢．H₂作還原劑，過量的H₂會從體系中自動逸出，
故答案為：使用H₂作還原劑不易引入雜質；
（5）把五價和六價兩種價態(tài)的氧化物的化學式分別寫成WO_2.5和WO₃，設藍色氧化鎢的組成為xWO_2.5•yWO₃，
因W和O的個數之比為1：2.95，則有$\frac{x+y}{2.5x+3y}$=$\frac{1}{2.95}$，解得$\frac{x}{y}$=$\frac{1}{9}$；所以藍色氧化鎢中五價和六價兩種價態(tài)的鎢的原子數之比為1：9；
故答案為：1：9．

點評 本題主要考查工業(yè)制備流程、金屬的冶煉、氧化還原反應和化學計算，并考查學生正確書寫化學方程式的能力，一道綜合知識的考查題，考查學生分析和解決問題的能力，綜合性強，難度中等．