Question

【題目】鎢是我國豐產(chǎn)元素�？蒲袑＜医�(jīng)過長期勘測評審，于2016年元月確認(rèn)江西省浮梁縣存在著世界上最大的鎢礦。從而進(jìn)一步確立了江西省“世界鎢都”的地位。自然界中鎢有部分是以鎢（+6價(jià)）酸鹽的形式存在。黑鎢礦的主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽（FeWO4、MnWO4），含有SiO2、Al2O3等雜質(zhì)。現(xiàn)用黑鎢礦制備金屬鎢的流程圖如圖：

說明：a：反應(yīng)①是在高溫熔融下進(jìn)行的，燒結(jié)物成分為：Fe2O3、Mn2O4、NaAlO2、Na2SiO3、Na2WO4

b：生成Fe2O3的反應(yīng)為：4FeWO4+4Na2CO3+O2=4Na2WO4+4CO2+2Fe2O3

c：在pH值3.0～4.4的熱溶液中，用鹽酸沉淀出鎢酸與雜質(zhì)分離，灼燒后即為三氧化鎢

回答下列問題：

（1）寫出燒結(jié)物中生成Na2SiO3的化學(xué)反應(yīng)方程式：__，生成Mn2O4與生成Fe2O3所發(fā)生的反應(yīng)原理相同，請寫出生成Mn3O4的化學(xué)反應(yīng)方程式：___。

（2）操作3需要用到玻璃儀器的有：__。

（3）通入足量CO2時(shí)發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為：___、___。

（4）上述流程最后步驟中鎢的制備屬于工業(yè)冶煉金屬的何種方法___。

（5）我國鎢化學(xué)研究的奠基人顧翼東先生采用另外的反應(yīng)制得了一種黃色的、非整比的鎢的氧化物WO（3-x），這種藍(lán)色氧化鎢具有比表面大、易還原得優(yōu)點(diǎn)。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正五價(jià)和正六價(jià)兩種狀態(tài)的鎢，若x的值為0.1，則藍(lán)色氧化鎢中這兩種價(jià)態(tài)的鎢原子數(shù)之比為___。

Answer 1

【答案】Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ 6MnWO4+6Na2CO3+O2=6Na2WO4+6CO2+2Mn3O4 玻璃棒、燒杯、漏斗 CO2+AlO2-+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3- 2CO2+SiO32-+2H2O=H2SiO3↓+2HCO3- 熱還原法 1：4

【解析】

黑鎢礦的主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽（FeWO4、MnWO4）．含有SiO2、Al2O3等雜質(zhì)在空氣中加入氫氧化鈉熔融，燒結(jié)物成分為：Fe2O3、Mn2O4、NaAlO2、Na2SiO3、Na2WO4，冷卻溶解過濾得到濾液A，在pH值3.0～4.4的熱溶液中，用鹽酸沉淀出鎢酸B與雜質(zhì)分離，灼燒后即為三氧化鎢，氫氣還原氧化鎢得到金屬鎢，據(jù)此分析作答。

（1）碳酸鈉和二氧化硅混合加熱反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，燒結(jié)物中生成Na2SiO3的化學(xué)反應(yīng)方程式為：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，結(jié)合反應(yīng)4FeWO4+4Na2CO3+O2=4Na2WO4+4CO2+2Fe2O3，生成Mn2O4與生成Fe2O3所發(fā)生的反應(yīng)原理相同，類推得到，MnWO4、Na2CO3與空氣中的氧氣反應(yīng)生成Na2WO4、CO2和Mn3O4，所以生成Mn3O4的化學(xué)反應(yīng)方程式為：6MnWO4+6Na2CO3+O2=6Na2WO4+6CO2+2Mn3O4；

（2）操作3為分離溶液和固體的過濾操作，需要用到玻璃儀器的有：玻璃棒、燒杯、漏斗；

（3）濾液1中通入過量二氧化碳，溶液中偏鋁酸根離子和過量二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，通入足量CO2時(shí)發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為：CO2+AlO2-+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，二氧化碳和硅酸根離子反應(yīng)生成白色沉淀硅酸，反應(yīng)的離子方程式為：2CO2+SiO32-+2H2O=H2SiO3↓+2HCO3-；

（4）分析可知，H2WO4脫水產(chǎn)物為WO3，通入氫氣還原生成鎢金屬，WO3+3H2W+3H2O，冶煉的方法屬于熱還原法；

（5）鎢的氧化物WO（3-x）中x=0.1，則鎢的氧化物為WO2.9，設(shè)正五價(jià)鎢為x、正六價(jià)的鎢為（1-x），根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和等于0，5x+6(1-x)=2.9×2,x=0.2，正五價(jià)和正六價(jià)兩種狀態(tài)的鎢的比為0.2：(1-0.2)=1:4。