Question

17．從輝鉍礦（主要成分為Bi₂S₃，含有SiO₂、Cu₂S、FeS₂雜質(zhì)）回收鉍的一種工藝流程如圖所示．

已知：ⅰ氧化性：Cu²⁺＞Bi³⁺＞H⁺
ⅱ結(jié)合S^2-能力：Cu²⁺＞H⁺＞Fe²⁺
ⅲ水解能力：Bi³⁺＞Fe³⁺
（1）“酸浸”過程，需分批次的加入NaCIO₃以防生成Cl₂．
①“浸出渣”中除硫外，還含有SiO₂（填化學(xué)式）．
②Bi₂S₃發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Bi₂S₃+NaClO₃+6HCl=2BiCl₃+3S+NaCl+3H₂O．
③“酸浸”過程需控制c（H⁺）大于1mol•L^-l的原因?yàn)橐种艬i³⁺水解．
（2）“還原”過程中Fe³⁺發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3Fe³⁺+Bi=Bi³⁺+Fe²⁺．
（3）“沉淀”過程中為了防止Bi³⁺沉淀，應(yīng)控制（ NH₄）₂S的加入量．
①若溶液中c（ Bi³⁺）=0.5  mol^-1 L^•1，此時c（Cu²⁺）可降低至3.0×10^-3  mol•L^-1．
（已知CuS和Bi₂S₃的K_sp分別為6.0×10^-36和2.0×10^一99）
②“凈化液”中除Bi³⁺、H⁺和NH₄⁺外，還大量存在的陽離子有Na⁺、Fe²⁺（填離子符號）．
（4）“電解”裝置圖如下．

①c為陰離子交換膜（填“陽”或“陰”）．
②a極的電極反應(yīng)式為Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O．

Answer 1

分析 輝鉍礦（主要成分為Bi₂S₃，含有SiO₂、Cu₂S、FeS₂雜質(zhì)）加入鹽酸調(diào)節(jié)pH，并加入NaClO₃，發(fā)生反應(yīng)：Bi₂S₃+NaClO₃+6HCl=2BiCl₃+3S+NaCl+3H₂O、3Cu₂S+2NaClO₃+12HCl=6CuCl₂+3S+2NaCl+6H₂O、2FeS₂+NaClO₃+6HCl=2FeCl₃+4S+NaCl+3H₂O，SiO₂不溶，得到浸出渣為SiO₂和S，浸出液中含有Bi³⁺，Cu²⁺，F(xiàn)e³⁺，濾液中加入鉍粉還原鐵離子：3Fe³⁺+Bi=Bi³⁺+Fe²⁺，加入硫化氨沉淀Cu²⁺，則凈化液中陽離子含有Bi³⁺、H⁺和NH₄⁺、Na⁺、Fe²⁺，將凈化液與混有少量的氫氧化鈉溶液電解得到鉍，則b極凈化液的電極反應(yīng)為：Bi³⁺+3e^-=Bi，發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極，故a為陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O，c為陰離子交換膜，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）①根據(jù)分析：酸浸過程中生成S單質(zhì)，二氧化硅不溶，故浸出渣為SiO₂和S；
故答案為：SiO₂；
②酸浸過程，由流程可知，生成S單質(zhì)和Bi³⁺，則反應(yīng)為：Bi₂S₃+NaClO₃+6HCl=2BiCl₃+3S+NaCl+3H₂O；
故答案為：Bi₂S₃+NaClO₃+6HCl=2BiCl₃+3S+NaCl+3H₂O；
③由題中信息：Bi³⁺易水解，“酸浸”過程需控制c（H⁺）大于1mol•L^-l抑制Bi³⁺水解；
故答案為：抑制Bi³⁺水解；
（2）“還原”過程中Fe³⁺發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：3Fe³⁺+Bi=Bi³⁺+Fe²⁺；
故答案為：3Fe³⁺+Bi=Bi³⁺+Fe²⁺；
（3）①已知CuS和Bi₂S₃的K_sp分別為6.0×10^-36和2.0×10^一99，若溶液中c（ Bi³⁺）=0.5  mol^-1 L^•1，c（S^2-）
＜$\root{3}{\frac{2.0×1{0}^{-99}}{0．{5}^{2}}}$=2.0×10^一33，此時c（Cu²⁺）可降低至$\frac{6.0×1{0}^{-36}}{2.0×1{0}^{-33}}$=3.0×10^-3；
故答案為：3.0×10^-3；
②“凈化液”中除Bi³⁺、H⁺和NH₄⁺外，還有酸浸過程加入的Na⁺，還原過程生成的Fe²⁺；
故答案為：Na⁺、Fe²⁺；
（4）凈化液（含有Bi³⁺、H⁺和NH₄⁺、Na⁺、Fe²⁺）與混有少量的氫氧化鈉溶液電解得到鉍，則b極凈化液的電極反應(yīng)為：Bi³⁺+3e^-=Bi，發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極，故a為陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O，為保持電流的穩(wěn)定，c為陰離子交換膜；
故答案為：①陰；②Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、對條件的控制選擇與理解、溶度積的計算等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，題目難度中等．