Question

鎢是我國豐產元素，是熔點最高的金屬，廣泛用于拉制燈泡的燈絲，有“光明使者”的美譽．鎢在自然界主要以鎢 （+6價） 酸鹽的形式存在．有開采價值的鎢礦石是白鎢礦和黑鎢礦．白鎢礦的主要成分是鎢酸鈣 （CaWO₄）；黑鎢礦的主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽，化學式常寫成（Fe，Mn）WO₄，鎢酸（H₂WO₄）酸性很弱，難溶于水．黑鎢礦傳統冶煉工藝的第一階段是堿熔法：其中 A、B、C 都是鎢的化合物．回答：

（1）₇₄W在周期表的位置是第

 

周期．
（2）寫出上述流程中B、C 的化學式：B

 

；  C

 

（3）鎢冶煉工藝的第二階段則是用碳、氫等還原劑把氧化鎢還原為金屬鎢．對鎢的純度要求不高時，可用碳作還原劑．寫出用碳還原氧化鎢制取金屬鎢的化學方程式：

 

；
為了獲得可以拉制燈絲的高純度金屬鎢，不宜用碳而必須用氫氣作還原劑，為什么？

 

．
（4）仲鎢酸的阱鹽在熱分解時會發生內在氧化還原反應，我國鎢化學研究的奠基人顧冀東先生采用這一反應制得了藍色的、非整比的鎢氧化物 WO_3-x． 這種藍色氧化鎢具有比表面大、易還原的優點，在制鎢粉時溫度容易控制，目前冶煉拉制鎢絲的金屬鎢都用藍色氧化鎢為原料．經分析，得知藍色氧化鎢中鎢的質量分數為 0.7985．
①計算 WO_3-x中的x值．x=

 

． （相對原子質量：W：183.84；O：16.00）
②一般認為，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的鎢．則藍色氧化鎢中這兩種價態的鎢原子數比為

 

：

 

．

Answer 1

分析：（1）根據₇₄W的質子數可知電子數為74，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；
（2）根據氫氧化鐵和氫氧化錳不溶于水，鎢酸鈉易溶于水判斷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的水，判斷C為三氧化鎢；
（3）根據碳還原氧化鎢生成鎢、CO或CO₂；鎢的熔點很高，不容易轉變為液態，碳或氫氣都可置換出鎢，但碳為固體，難以分離；
（4）根據藍色氧化鎢中鎢的質量分數為0.7985來計算求出x；把五價和六價兩種價態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1：2.90來解答；

解答：解：（1）₇₄W的質子數可知電子數為74，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；
故答案為：六；
（2）氫氧化鐵和氫氧化錳不溶于水，鎢酸鈉易溶于水判斷A為鎢酸鈉；鎢酸鈉和濃鹽酸反應生成鎢酸（H₂WO₄）和氯化鈉；鎢酸（H₂WO₄）酸性很弱，難溶于水，判斷B為鎢酸（H₂WO₄）；鎢酸（H₂WO₄）加熱分解產生三氧化鎢（WO₃）的水，判斷C為三氧化鎢（WO₃）；
故答案為：H₂WO₄；WO₃；
（3）碳還原氧化鎢生成鎢、CO或CO₂，反應的方程式為WO₃+3C=W+3CO或2WO₃+3C═2W+3CO₂，
故答案為：WO₃+3C

△   .

W+3CO↑或2WO₃+3C

△   .

2W+3CO₂↑；
碳或氫氣都可置換出鎢，鎢的熔點很高，不容易轉變為液態，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：因為鎢的熔點很高，不容易轉變為液態，如果用碳做還原劑，混雜在金屬中的碳不易除去，而且碳會在高溫下和金屬鎢反應形成碳化鎢，不容易獲得純的金屬鎢，用氫氣作還原劑就不存在這些問題；
（4）①WO_3-x中鎢的質量分數為

183.84

183.84+16×(3-x)

=0.7985，解得x=0.10；
故答案為：0.10；
 ②把五價和六價兩種價態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1：2.90，則有

x+ y

2.5x+ 3y

=

1

2.90

，解得

x

y

=

1

4

，所以藍色氧化鎢中五價和六價兩種價態的鎢的原子數之比為：1：4；

點評：本題主要考查工業制備流程、金屬的冶煉和化學計算，題目難度不大，本題注意判斷A、B、C三種物質．