Question

自然界钨主要以钨（+6）酸盐的形式存在，黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐（FeWO₄、MnWO₄）．黑钨矿传统冶炼工艺流程图如下：

（1）写出上述第一步转化中生成MnO₂的化学反应方程式

2MnWO₄+O₂+4NaOH=2MnO₂+2Na₂WO₄+2H₂O

；整个转化过程中黑钨矿被氧化的元素是

Mn、Fe

．
（2）检验沉淀C是否洗涤干净的操作是

取最后一次的洗涤液，滴加AgNO₃溶液，若无白色沉淀产生则已洗涤干净，反之则未洗净

．
（3）已知上述转化中W的化合价未发生变化，将产品D用碳或氢气还原均可得到钨，根据实际生产需要，请你选择合适的还原剂，说明理由：

若选择碳，降低冶炼成本；若选择H₂，则是对所得产品的纯度要求就很高，但冶炼成本高

．
（4）产品D有一种蓝色非整比的存在形态，其化学式为WO_3-x，该化合物中存在五价和六价两种价态的钨．若x=0.1，则化合物中五价和六价的钨原子数之比为

1：4

．

Answer 1

分析：（1）铁元素和氧气反应生成氧化铁，根据流程图的提示锰的钨酸盐和氢氧化钠和氧气反应生成MnO₂等物质，据此即可解答；
（2）洗涤除去沉淀表面可溶性杂质或残留滤渣表面滤液，所以取最后一次的洗涤液检验是否含有上述离子；
（3）对钨的纯度要求不高时，可用碳作还原剂，降低冶炼成本；若选择H₂，则是对所得产品的纯度要求很高，冶炼成本高；
（4）根据在化合物中正负化合价代数和为零，进行解答；

解答：解：（1）黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐，根据流程图的提示知，黑钨矿在空气中熔融生成WO₄^2-、MnO₂，、Fe₂O₃等，其中转化中生成MnO₂的化学反应方程式为2MnWO₄+O₂+4NaOH=2MnO₂+2Na₂WO₄+2H₂O，整个转化过程中黑钨矿被氧化的元素是化合价升高的元素，锰从+2价变为+4价，铁从+2价变为+3价，所以被氧化的元素是Mn、Fe，
故答案为：2MnWO₄+O₂+4NaOH=2MnO₂+2Na₂WO₄+2H₂O；Mn、Fe；
（2）沉淀C是H₂WO₄，是Na₂WO₄和盐酸反应生成，所以沉淀C表明含有氯离子，检验沉淀C是否洗涤干净只需检验氯离子，具体操作是取最后一次的洗涤液，滴加AgNO₃溶液，若无白色沉淀产生则已洗涤干净，反之则未洗净，
故答案为：取最后一次的洗涤液，滴加AgNO₃溶液，若无白色沉淀产生则已洗涤干净，反之则未洗净；
（3）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，若选择H₂，则是对所得产品的纯度要求就很高，但冶炼成本高，
故答案为：若选择碳，降低冶炼成本；若选择H₂，则是对所得产品的纯度要求就很高，但冶炼成本高；（4）若x=0.1这种氧化钨为WO_2.9，WO_2.9中存在五价和六价两种价态的钨，设钨的平均价态为x，则x+（-2）×2.9=0，解得x=+5.8，化合物中正负化合价代数和为零，设每个WO_2.9中五价的原子个数为m，六价的原子个数为n，则有5m+6n=5.8和m+n=1解之得m=0.2，n=0.8，可知这两种价态的钨原子数之比为1：4，
故答案为：1：4；

点评：本题主要考查了黑钨矿传统冶炼工艺流程，掌握钨及其化合物的性质是解答的关键，题目难度中等．