Question

【題目】鎢是我國豐產(chǎn)元素，是熔點最高的金屬，廣泛用于拉制燈泡的燈絲， 有“光明使者”的美譽。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)式常寫成(FeWO4和MnWO4)，鎢酸（H2WO4）酸性很弱，難溶于水。

已知：①CaWO4與碳酸鈉共熱發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。

②鎢在高溫下可與焦炭(C)反應(yīng)生成硬質(zhì)合金碳化鎢(WC)。

（1）74W在周期表的位置是第_______周期。

（2）寫出黑鎢礦中FeWO4與氫氧化鈉，空氣熔融時的化學(xué)反應(yīng)方程式________________________________；白鎢礦粉與碳酸鈉共熱的化學(xué)反應(yīng)方程式_______________。

（3）工業(yè)上，可用一氧化碳、氫氣或鋁還原WO3冶煉W。理論上，等物質(zhì)的量的CO、H2、Al作還原劑，可得到W的質(zhì)量之比為______。用焦炭也能還原WO3，但用氫氣更具有優(yōu)點，其理由是_____________________________________。

（4）已知氫氧化鈣和鎢酸鈣(CaWO4)都是微溶電解質(zhì)，兩者的溶解度均隨溫度升高而減小。下圖為不同溫度下Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲線，則T1時Ksp(CaWO4)＝_________(mol/L)2。將鎢酸鈉溶液加入石灰乳得到大量鎢酸鈣，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____________________________，T2時該反應(yīng)的平衡常數(shù)為__________。

（5）工業(yè)上，可用電解法從碳化鎢廢料中回收鎢。碳化鎢作陽極，不銹鋼作陰極，鹽酸為電解質(zhì)溶液，陽極析出濾渣D并放出CO2。寫出陽極的電極反應(yīng)式_______________。

Answer 1

【答案】 六 4 FeWO4+8NaOH+O22Fe2O3+4Na2WO4+4H2O CaWO4+Na2CO3CaCO3+Na2WO4 2∶2∶3 焦炭為固體，得到的金屬鎢會混有固體雜質(zhì)，并且用焦炭還可能產(chǎn)生CO等有污染的尾氣 1×10-10 WO42-+ Ca(OH)2=CaWO4+ 2OH- 1×103 mol/L WC－10e-+6H2O= H2WO4+CO2+ 10H+

【解析】(1)W為74號元素，第五周期最后一種元素為56號，第六周期最后一種元素為84號，因此74號在元素周期表的第六周期，故答案為：六；

(2)FeWO4中的鐵為+2價，與氫氧化鈉在空氣熔融時被空氣中的氧氣氧化，反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為4 FeWO4+8NaOH+O22Fe2O3+4Na2WO4+4H2O；白鎢礦粉與碳酸鈉共熱的化學(xué)反應(yīng)方程式為CaWO4+Na2CO3CaCO3+Na2WO4，故答案為：4 FeWO4+8NaOH+O22Fe2O3+4Na2WO4+4H2O；CaWO4+Na2CO3CaCO3+Na2WO4；

(3)工業(yè)上，可用一氧化碳、氫氣或鋁還原WO3冶煉W。理論上，1mol的CO、H2、Al作還原劑時，轉(zhuǎn)移的電子分別為2mol，2mol，3mol，根據(jù)得失電子守恒，得到W的質(zhì)量之比為2∶2∶3。用焦炭也能還原WO3，但用氫氣更具有優(yōu)點，因為焦炭為固體，得到的金屬鎢會混有固體雜質(zhì)，并且用焦炭還可能產(chǎn)生CO等有污染的尾氣，故答案為：2∶2∶3；焦炭為固體，得到的金屬鎢會混有固體雜質(zhì)，并且用焦炭還可能產(chǎn)生CO等有污染的尾氣；

(4)根據(jù)圖像，T1時KSP(CaWO4)=c(Ca2+)c(WO42-)=1×10-5×1×10-5=1×10-10，將鎢酸鈉溶液加入石灰乳，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，氫氧化鈣和鎢酸根離子反應(yīng)生成鎢酸鈣沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：WO42-+Ca(OH)2=CaWO4+2OH-，T2時，C(OH-)=10-2mol/L，c(WO42-)=10-7mol/L，平衡常數(shù)K等于生成物平衡濃度系數(shù)次方之積和反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方之積，即K===1×103，故答案為：1×10-10；WO42-+Ca(OH)2=CaWO4+2OH-；1×103；

(5)電解時，陰極是氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)式是2H++2e-=H2↑，陽極是碳化鎢失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)：WC+6H2O-10e-=H2WO4+CO2↑+10H+，故答案為：WC+6H2O-10e-=H2WO4+CO2↑+10H+。