Question

【題目】從某化工廠提供的硒酸泥(主要含S、Se、Fe2O3及SiO2)中提取粗硒的工藝流程如下圖所示：

備注：氧化浸出液中Se的含量為43.45g/L

根據(jù)以上信息回答下列問題：

(1)把煤油加熱后再進(jìn)行浸泡的目的是：__________________________。

(2)將含硫的濾液進(jìn)行“冷卻、結(jié)晶、過濾”操作可以除去煤油中的硫，由這一操作可推測(cè)硫的物理性質(zhì)是：__________________________。

(3)“氧化浸硒”過程中：

①需要控制H2SO4的濃度至少為3mol/L，理由是：__________________________。

②硒轉(zhuǎn)化為H2SeO3并生成一種黃綠色的氣體，此過程的化學(xué)方程式為_______________。

(4)要將1L氧化浸出液中的硒元素全部還原，需要至少加入Na2SO3_____mol；

(5)濾渣A的主要成分有___________；濾液B的金屬陽(yáng)離子有___________；

(6)處理硒酸泥的另一種方法是往硒酸泥中加入等體積的濃硫酸進(jìn)行焙燒，本工藝流程與此方法相比主要的優(yōu)點(diǎn)是（寫兩點(diǎn)）：__________________________。

Answer 1

【答案】提高硫的浸出率或硫在熱的煤油中溶解度更大 硫在煤油中的溶解度隨溫度的下降而減少 硫酸濃度較大，可以提高反應(yīng)速率 5Se+4NaClO3+2H2SO4+3H2O=5H2SeO3+2Na2SO4+2Cl2↑ 1.1mol Fe(OH)3、SiO2 Fe2+、Na+ 不會(huì)生成二氧化硫等有害氣體，能回收硫單質(zhì)

【解析】

向硒酸泥(主要含S、Se、Fe2O3及SiO2)中加入熱的煤油，可將S溶解進(jìn)入到煤油中，過濾，向?yàn)V渣中加入稀硫酸，硫酸與Fe2O3反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鐵，Se 被NaClO3氧化為H2SeO3，由于消耗硫酸，溶液的pH增大，Fe3+水解形成Fe(OH)3固體，與難溶性的SiO2進(jìn)入濾渣A中，將該濾渣處理可回收得到Fe，在氧化浸出液中含有H2SeO3，向其中加入足量的Na2SO3，H2SeO3被還原為Se單質(zhì)，據(jù)此分析解答。

(1)硒酸泥中含有的S單質(zhì)是由非極性分子構(gòu)成的分子晶體，根據(jù)相似相容原理；S單質(zhì)容易溶于由非極性分子構(gòu)成的煤油中，所以把煤油加熱后再進(jìn)行浸泡的目的是提高硫的浸出率，也可以說是使硫在熱的煤油中溶解度更大；

(2)將含硫的濾液進(jìn)行“冷卻、結(jié)晶、過濾”操作可以除去煤油中的硫，根據(jù)這一操作可推測(cè)硫的物理性質(zhì)是硫在煤油中的溶解度隨溫度的下降而減少，隨溫度的升高而增大；

(3) ① “氧化浸硒”過程中需要控制H2SO4的濃度至少為3mol/L，這是因?yàn)榉磻?yīng)有硫酸參加反應(yīng)，硫酸的濃度越大，化學(xué)反應(yīng)速率越快；

②在氧化浸硒過程中，Se被氧化轉(zhuǎn)化為H2SeO3，同時(shí)生成一種黃綠色的氣體，該氣體為Cl2，根據(jù)電子守恒、原子守恒，可得該過程的化學(xué)方程式為5Se+4NaClO3+2H2SO4+3H2O=5H2SeO3+2Na2SO4+2Cl2↑；

(4)由已知條件可知氧化浸出液中Se的含量為43.45g/L，要將1L氧化浸出液中的硒元素全部還原，H2SeO3中含有的Se的物質(zhì)的量n(Se)= 43.45g/L×1L=43.45g，H2SeO3被還原為Se單質(zhì)，Na2SO3被氧化為Na2SO4，根據(jù)電子守恒可得=2n(Na2SO3)，解得n(Na2SO3)=1.1mol，所以至少需要加入Na2SO31.1mol；

(5)根據(jù)上述分析可知濾渣A的主要成分有Fe(OH)3、SiO2；在氧化浸出液中主要含有H2SeO3、Na2SO4及少量Fe2(SO4)3，當(dāng)向其中加入Na2SO3還原H2SeO3時(shí)，Fe2(SO4)3也同時(shí)被還原為Fe SO4，所以此時(shí)過濾得到的濾液B的金屬陽(yáng)離子有Fe2+、Na+；

(6)處理硒酸泥的另一種方法是往硒酸泥中加入等體積的濃硫酸進(jìn)行焙燒，由于濃硫酸具有強(qiáng)的氧化性，濃硫酸本身被還原產(chǎn)生有害氣體SO2，而該方法缺可以回收得到單質(zhì)硫。故本工藝流程與此方法相比主要的優(yōu)點(diǎn)是是不產(chǎn)生二氧化硫等有害氣體，能回收硫單質(zhì)。