Question

自然界鎢主要以鎢（+6）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）．黑鎢礦傳統(tǒng)冶煉工藝流程圖如下：

（1）寫出上述第一步轉(zhuǎn)化中生成MnO₂的化學(xué)反應(yīng)方程式______；整個(gè)轉(zhuǎn)化過程中黑鎢礦被氧化的元素是______．
（2）檢驗(yàn)沉淀C是否洗滌干凈的操作是______．
（3）已知上述轉(zhuǎn)化中W的化合價(jià)未發(fā)生變化，將產(chǎn)品D用碳或氫氣還原均可得到鎢，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，請你選擇合適的還原劑，說明理由：______．
（4）產(chǎn)品D有一種藍(lán)色非整比的存在形態(tài)，其化學(xué)式為WO_3-x，該化合物中存在五價(jià)和六價(jià)兩種價(jià)態(tài)的鎢．若x=0.1，則化合物中五價(jià)和六價(jià)的鎢原子數(shù)之比為______．

Answer 1

解：（1）黑鎢礦的主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽，根據(jù)流程圖的提示知，黑鎢礦在空氣中熔融生成WO₄^2-、MnO₂，、Fe₂O₃等，其中轉(zhuǎn)化中生成MnO₂的化學(xué)反應(yīng)方程式為2MnWO₄+O₂+4NaOH=2MnO₂+2Na₂WO₄+2H₂O，整個(gè)轉(zhuǎn)化過程中黑鎢礦被氧化的元素是化合價(jià)升高的元素，錳從+2價(jià)變?yōu)?4價(jià)，鐵從+2價(jià)變?yōu)?3價(jià)，所以被氧化的元素是Mn、Fe，
故答案為：2MnWO₄+O₂+4NaOH=2MnO₂+2Na₂WO₄+2H₂O；Mn、Fe；
（2）沉淀C是H₂WO₄，是Na₂WO₄和鹽酸反應(yīng)生成，所以沉淀C表明含有氯離子，檢驗(yàn)沉淀C是否洗滌干凈只需檢驗(yàn)氯離子，具體操作是取最后一次的洗滌液，滴加AgNO₃溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生則已洗滌干凈，反之則未洗凈，
故答案為：取最后一次的洗滌液，滴加AgNO₃溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生則已洗滌干凈，反之則未洗凈；
（3）因?yàn)殒u的熔點(diǎn)很高，不容易轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，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(yīng)形成碳化鎢，不容易獲得純的金屬鎢，若選擇H₂，則是對所得產(chǎn)品的純度要求就很高，但冶煉成本高，
故答案為：若選擇碳，降低冶煉成本；若選擇H₂，則是對所得產(chǎn)品的純度要求就很高，但冶煉成本高；（4）若x=0.1這種氧化鎢為WO_2.9，WO_2.9中存在五價(jià)和六價(jià)兩種價(jià)態(tài)的鎢，設(shè)鎢的平均價(jià)態(tài)為x，則x+（-2）×2.9=0，解得x=+5.8，化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零，設(shè)每個(gè)WO_2.9中五價(jià)的原子個(gè)數(shù)為m，六價(jià)的原子個(gè)數(shù)為n，則有5m+6n=5.8和m+n=1解之得m=0.2，n=0.8，可知這兩種價(jià)態(tài)的鎢原子數(shù)之比為1：4，
故答案為：1：4；
分析：（1）鐵元素和氧氣反應(yīng)生成氧化鐵，根據(jù)流程圖的提示錳的鎢酸鹽和氫氧化鈉和氧氣反應(yīng)生成MnO₂等物質(zhì)，據(jù)此即可解答；
（2）洗滌除去沉淀表面可溶性雜質(zhì)或殘留濾渣表面濾液，所以取最后一次的洗滌液檢驗(yàn)是否含有上述離子；
（3）對鎢的純度要求不高時(shí)，可用碳作還原劑，降低冶煉成本；若選擇H₂，則是對所得產(chǎn)品的純度要求很高，冶煉成本高；
（4）根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零，進(jìn)行解答；
點(diǎn)評：本題主要考查了黑鎢礦傳統(tǒng)冶煉工藝流程，掌握鎢及其化合物的性質(zhì)是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．