Question

鎢是我國的豐產(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（Ⅴ）酸鹽的形式存在。有開采價(jià)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。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。
（1）寫出上述流程中A、B、C的化學(xué)式：A_____________、B_____________、C____________，以及步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________、_______________、________________。
（2）鎢冶煉工藝的第二階段則是用碳、氫氣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：____________________________________。
（3）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？______________________，寫出用氫氣還原氧化鎢制取金屬鎢的化學(xué)方程式：_____________________。

Answer 1

（1）Na₂WO₄；H₂WO₄；WO₃；

4FeWO₄（s）+8NaOH（l）+O₂（g）=4Na₂WO₄（l）+2Fe₂O₃（s）+4H₂O（g）、2MnWO₄（s）+4NaOH（l）+O₂（g）=2Na₂WO₄（l）+2MnO₂（s）+2H₂O（g）；

Na₂WO₄（aq）+2HCl（aq）=H₂WO₄（s）+2NaCl（aq）；

H₂WO₄（s）WO₃（s）+H₂O（g）
（2）2WO₃（s）+3C（石墨）2W（s）+3CO₂（g）
（3）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)生成碳化鎢（WC），不容易獲得純的金屬鎢；WO₃（s）+3H₂（g）W（s）+3H₂O（g）

【試題分析】
（1）從題中信息可知鎢酸鈉應(yīng)是可溶于水的鹽，黑鎢礦中鐵、錳元素都進(jìn)入了濾渣中，所以濾液A的主要成分是Na₂WO₄，B是不溶于水的H₂WO₄，最后鎢元素將轉(zhuǎn)變?yōu)閃O₃。有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式見下面答案（1）。
（2）根據(jù)以前所學(xué)過的知識不難寫出用碳還原氧化鎢制取金屬鎢的化學(xué)方程式：2WO₃（s）+3C（石墨）2W（s）+3CO₂（g）。
（3）因?yàn)殒u的熔點(diǎn)很高，不易轉(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)生成碳化鎢（WC），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。反應(yīng)的化學(xué)方程式為WO₃（s）+3H₂（g）W（s）+3H₂O（g）。