Question

13．钨是我国丰产元素，是熔点最高的金属，广泛用于拉制灯泡的灯丝，有“光明使者”的美誉．钨在自然界主要以钨（+6价）酸盐的形式存在，有开采价值的钨矿石是白钨矿和黑钨矿，白钨矿的主要成分是钨酸钙（CaWO₄）；黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐，化学式常写作（Fe，Mn）WO₄，钨酸（H₂WO₄）酸性很弱，难溶于水，黑钨矿传统冶炼工艺的第一阶段是碱熔法：其中A、B、C都是钨的化合物，回答：
（1）₇₄W在周期表的位置是第六周期．
（2）写出上述流程中B、C的化学式：BH₂WO₄；CWO₃．
（3）钨冶炼工艺的第二阶段则是用碳、氢等还原剂把氧化钨还原为金属钨，对钨的纯度要求不高时，可用碳作还原剂，写出用碳还原氧化钨制取金属钨的化学方程式WO₃+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$W+3CO↑或2WO₃+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2W+3CO₂↑．
为了获得可以拉制灯丝的高纯度金属钨，不宜用碳而必须用氢气作还原剂，为什么？因为钨的熔点很高，不容易转变为液态，如果用碳做还原剂，混杂在金属中的碳不易除去，而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨，不容易获得纯的金属钨，用氢气作还原剂就不存在这些问题；．
（4）仲钨酸的肼盐在热分解时会发生内在氧化还原反应，我国钨化学研究的奠基人顾冀东先生采用这一反应制得了蓝色的、非整比的钨氧化物WO_3-x，这种蓝色氧化钨具有比表面积大、易还原的优点，在制钨粉时温度容易控制，目前冶炼拉制钨丝的金属钨都用蓝色氧化钨为原料，经分析得知蓝色氧化钨中钨的质量分数为0.7985．计算WO_3-x中x的值，x=0.10（结果精确到小数点后二位）．

Answer 1

分析 （1）根据₇₄W的质子数可知电子数为74，核外各电子层电子数为2、8、18、32、14、2，电子层数等于周期序数；
（2）根据氢氧化铁和氢氧化锰不溶于水，钨酸钠易溶于水判断A为钨酸钠；钨酸钠和浓盐酸反应生成钨酸和氯化钠；钨酸酸性很弱，难溶于水，判断B为钨酸；钨酸加热分解产生三氧化钨的水，判断C为三氧化钨；
（3）根据碳还原氧化钨生成钨、CO或CO₂；钨的熔点很高，不容易转变为液态，碳或氢气都可置换出钨，但碳为固体，难以分离；
（4）根据蓝色氧化钨中钨的质量分数为0.7985来计算求出x；把五价和六价两种价态的氧化物的化学式分别写成WO_2.5和WO₃，设蓝色氧化钨的组成为xWO_2.5•yWO₃，利用W和O的个数之比为1：2.90来解答；

解答 解：（1）₇₄W的质子数可知电子数为74，核外各电子层电子数为2、8、18、32、14、2，电子层数等于周期序数，所以在周期表的位置是第六周期；
故答案为：六；
（2）氢氧化铁和氢氧化锰不溶于水，钨酸钠易溶于水判断A为钨酸钠；钨酸钠和浓盐酸反应生成钨酸（H₂WO₄）和氯化钠；钨酸（H₂WO₄）酸性很弱，难溶于水，判断B为钨酸（H₂WO₄）；钨酸（H₂WO₄）加热分解产生三氧化钨（WO₃）的水，判断C为三氧化钨（WO₃）；
故答案为：H₂WO₄；WO₃；
（3）碳还原氧化钨生成钨、CO或CO₂，反应的方程式为WO₃+3C=W+3CO或2WO₃+3C═2W+3CO₂，
故答案为：WO₃+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$W+3CO↑或2WO₃+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2W+3CO₂↑；
碳或氢气都可置换出钨，钨的熔点很高，不容易转变为液态，如果用碳作还原剂，混杂在金属中的碳不易除去，而且碳在高温下和金属钨也能生成碳化钨，不容易获得纯净的金属钨，H₂作还原剂，过量的H₂会从体系中自动逸出；
故答案为：因为钨的熔点很高，不容易转变为液态，如果用碳做还原剂，混杂在金属中的碳不易除去，而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨，不容易获得纯的金属钨，用氢气作还原剂就不存在这些问题；
（4）WO_3-x中钨的质量分数为$\frac{183.84}{183.84+16（3-\\;x）}$=0.7985，解得x=0.10；
故答案为：0.10；

点评 本题主要考查工业制备流程、金属的冶炼和化学计算，题目难度中等，本题注意判断A、B、C三种物质，注意知识积累和信息分析．