Question

13．鎢是我國豐產(chǎn)元素，是熔點(diǎn)最高的金屬，廣泛用于拉制燈泡的燈絲，有“光明使者”的美譽(yù)．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(xué)式常寫作（Fe，Mn）WO₄，鎢酸（H₂WO₄）酸性很弱，難溶于水，黑鎢礦傳統(tǒng)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六周期．
（2）寫出上述流程中B、C的化學(xué)式：BH₂WO₄；CWO₃．
（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(xué)方程式WO₃+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$W+3CO↑或2WO₃+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2W+3CO₂↑．
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？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，用氫氣作還原劑就不存在這些問題；．
（4）仲鎢酸的肼鹽在熱分解時會發(fā)生內(nèi)在氧化還原反應(yīng)，我國鎢化學(xué)研究的奠基人顧冀東先生采用這一反應(yīng)制得了藍(lán)色的、非整比的鎢氧化物WO_3-x，這種藍(lán)色氧化鎢具有比表面積大、易還原的優(yōu)點(diǎn)，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(lán)色氧化鎢為原料，經(jīng)分析得知藍(lán)色氧化鎢中鎢的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7985．計算WO_3-x中x的值，x=0.10（結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后二位）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)₇₄W的質(zhì)子數(shù)可知電子數(shù)為74，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)；
（2）根據(jù)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(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)生三氧化鎢的水，判斷C為三氧化鎢；
（3）根據(jù)碳還原氧化鎢生成鎢、CO或CO₂；鎢的熔點(diǎn)很高，不容易轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，碳或氫氣都可置換出鎢，但碳為固體，難以分離；
（4）根據(jù)藍(lán)色氧化鎢中鎢的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7985來計算求出x；把五價和六價兩種價態(tài)的氧化物的化學(xué)式分別寫成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的個數(shù)之比為1：2.90來解答；

解答 解：（1）₇₄W的質(zhì)子數(shù)可知電子數(shù)為74，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；
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(yīng)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(chǎn)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(yīng)的方程式為WO₃+3C=W+3CO或2WO₃+3C═2W+3CO₂，
故答案為：WO₃+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$W+3CO↑或2WO₃+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2W+3CO₂↑；
碳或氫氣都可置換出鎢，鎢的熔點(diǎn)很高，不容易轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，如果用碳作還原劑，混雜在金屬中的碳不易除去，而且碳在高溫下和金屬鎢也能生成碳化鎢，不容易獲得純凈的金屬鎢，H₂作還原劑，過量的H₂會從體系中自動逸出；
故答案為：因?yàn)殒u的熔點(diǎn)很高，不容易轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，如果用碳做還原劑，混雜在金屬中的碳不易除去，而且碳會在高溫下和金屬鎢反應(yīng)形成碳化鎢，不容易獲得純的金屬鎢，用氫氣作還原劑就不存在這些問題；
（4）WO_3-x中鎢的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{183.84}{183.84+16（3-\\;x）}$=0.7985，解得x=0.10；
故答案為：0.10；

點(diǎn)評 本題主要考查工業(yè)制備流程、金屬的冶煉和化學(xué)計算，題目難度中等，本題注意判斷A、B、C三種物質(zhì)，注意知識積累和信息分析．