Question

【題目】工業(yè)上以砷煙灰(主要含PbO、As2S3、In2O2、In2S3等) 為原料回收稀散金屬銦(In)。銦是稀缺資源，主要應(yīng)用于在透明導(dǎo)電涂層、熒光材料、有機(jī)合成等，銦的逆流氧化酸浸工藝流程及工藝條件如下:

砷煙灰的逆流氧化酸浸工藝條件

項(xiàng)目	液固比	始酸酸度(g·L-l)	終酸酸度(g·L-l)	溫度(℃)	時(shí)間(h)	錳粉加入量(%)
一次浸出	3~7：1	90-120	30-80	>95	>4	3~7
二次浸出	3~7：1	150-180	120-150	>95	>4	10-15

（1） 流程中要多次進(jìn)行混合物的分離，其中操作①的分離方法分別為_________，②的分離方法在實(shí)驗(yàn)室中使用的主要儀器為_________ 。

（2）下列有關(guān)流程說法不正確的是_________。

A.兩次浸取時(shí)溫度越高，浸出時(shí)間越長(zhǎng)，工業(yè)效益越好

B.浸取時(shí)采用適宜的液固比，既可為下步萃取提供合適的酸度，又能得到較高濃度的In3+溶液

C.凈化液通過萃取、反萃取、再生等過程可富集得到高濃度In3+溶液并使萃取劑循環(huán)利用

D.電解粗銦時(shí)陽極泥成分包括鋅、銅、銀等金屬

（3）萃取凈化液所用苯取劑可用H2A2表示，使In3+進(jìn)入有機(jī)相，相關(guān)反應(yīng)可表示為: In3++3H2A2In (HA2)3+3H+， 則反萃取所用試劑應(yīng)選用_______(選 填:“ 稀硫酸”或“NaOH溶液”)

（4）砷煙灰中的As2S3不溶于稀硫酸，但加入MnO2后可溶解，并轉(zhuǎn)化為AsO43-，同時(shí)產(chǎn)生臭雞蛋氣味氣體。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。

（5）電解精煉粗銦時(shí)陰極材料應(yīng)選用________，隨著電解的不斷進(jìn)行，電解液中c(In3+)會(huì)逐漸________(填:“增大”、“減小”或“不變”)。

（6）工業(yè)上常采用ITO靶材廢料回收銦，其浸出液中主要含Sn4+雜質(zhì)，除雜可采用加入Na2S溶液的方法。要使Sn4+沉淀完全即c(Sn4+)低于10-5mol/L，所用Na2S洛液的濃度應(yīng)高于_____。[列式表達(dá)，其溶度積常數(shù)用Ksp(SnS2) 表示]

Answer 1

【答案】 過濾 分液漏斗 AD 稀硫酸 As2S3+2MnO2+4H2O+2H2SO4=2H3AsO4+2MnSO4+3H2S↑ 純銦 減小 [ksp（SnS2）/10-5]1/2

【解析】（1）根據(jù)流程可看出操作①是將固體和液體分離的方法，故為過濾；②為反萃取操作，分離互不相溶的液體，在實(shí)驗(yàn)室中使用的主要儀器為分液漏斗。

A項(xiàng)，浸取時(shí)溫度越高，浸出時(shí)間越長(zhǎng)，浸取的越充分，但相應(yīng)成本也會(huì)增加，工業(yè)效益反而會(huì)降低，所以需要合適的浸取溫度和時(shí)間，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，浸取時(shí)借助硫酸溶劑，通過MnO2的氧化作用，使砷煙灰中的銦盡量轉(zhuǎn)入溶液而得以回收，銦主要以In3+形態(tài)進(jìn)入溶液，所以浸取時(shí)采用適宜的液固比，既可為下步萃取提供合適的酸度，又能得到較高濃度的In3+溶液，故B正確；C項(xiàng)，根據(jù)流程可得，凈化液通過萃取、反萃取、再生過程得到富銦液，使有機(jī)相(萃取劑)與水相分離，有機(jī)相(萃取劑)可循環(huán)利用，故C正確；D項(xiàng)，銅、銀還原性較弱，電解時(shí)不溶解，將進(jìn)入陽極泥，鋅的還原性較強(qiáng)，電解時(shí)將與銦一同進(jìn)入電解質(zhì)溶液，故D錯(cuò)誤。

（3）根據(jù)平衡移動(dòng)原理，反萃取時(shí)In3++3H2A2In(HA2)3+3H+平衡逆向移動(dòng)，則反萃取所用試劑應(yīng)選用稀硫酸。

（4）由題意，MnO2在稀硫酸存在時(shí)將As2S3中+3價(jià)As氧化為+5價(jià)，+4價(jià)Mn被還原為+2價(jià)，同時(shí)產(chǎn)生的臭雞蛋氣味氣體為H2S，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：As2S3+2MnO2+4H2O+2H2SO4=2H3AsO4+2MnSO4+3H2S↑。

（5）電解精煉粗銦時(shí)，粗銦作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成In3+，In3+在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成In，所以純銦作陰極，粗銦中的雜質(zhì)鋅也會(huì)失電子變?yōu)?/span>Zn2+，根據(jù)得失電子守恒，隨著電解的不斷進(jìn)行，電解液中c(In3+)會(huì)逐漸減小。

（6）要使Sn4+沉淀完全即c(Sn4+)低于10-5mol/L，根據(jù)Ksp(SnS2)= c(Sn4+)×c2(S2-)得，c(S2-)=[Ksp(SnS2)/c(Sn4+)]1/2>[Ksp(SnS2)/10-5]1/2。