Question

【題目】鎢是我國豐產(chǎn)元素。科研專家經(jīng)過長期勘測評審，于2016年元月確認江西省浮梁縣存在著世界上最大的鎢礦。從而進一步確立了江西省“世界鎢都”的地位。自然界中鎢有部分是以鎢（+6價）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），這種藍色氧化鎢具有比表面大、易還原得優(yōu)點。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正五價和正六價兩種狀態(tài)的鎢，若x的值為0.1，則藍色氧化鎢中這兩種價態(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)正五價鎢為x、正六價的鎢為（1-x），根據(jù)化合價代數(shù)和等于0，5x+6(1-x)=2.9×2,x=0.2，正五價和正六價兩種狀態(tài)的鎢的比為0.2：(1-0.2)=1:4。