Question

17．硒（Se）和碲（Te）有許多優(yōu)良性能，被廣泛用于冶金、化工、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域．工業(yè)上以銅陽極泥（含有Cu、Cu₂S、Cu₂Se、Cu₂Te等）為原料制備硒和碲的一種生產(chǎn)工藝如下圖所示：

已知：“酸浸”過程中TeO₂與硫酸反應(yīng)生成TeOSO₄．
（1）焙燒時(shí)通入氧氣使銅陽極泥沸騰，除了做氧化劑助燃外，另一目的是增大氧氣與銅陽極泥的接觸面積，加快反應(yīng)速率．
（2）“浸出液”的溶質(zhì)成分除了TeOSO₄外，還有CuSO₄．
（3）“還原”步驟中生成Te的化學(xué)方程式為2SO₂+TeOSO₄+3H₂O=Te+3H₂SO₄．
（4）已知25℃時(shí)，亞硒酸（H₂SeO₃）的K_a1=2.5×10^-3，K_a2=2.6×10^-7，NaHSeO₃溶液的pH＜7（填“＞”、“＜”或“=”），用計(jì)算過程和文字表述其理由K_a2=2.6×10^-7，K_h=0.38×10^-7，可知K_a2＞K_h，HSeO₃^-電離程度大于水解程度，溶液呈酸性．
（5）SeO₂經(jīng)過進(jìn)一步處理可得粗硒．粗硒中硒的含量可用如下方法測定：
①Se+2H₂SO₄（濃）=2SO₂↑+SeO₂+2H₂O；
②SeO₂+4KI+4HNO₃=Se+2I₂+4KNO₃+2H₂O；
③I₂+2Na₂S₂O₃=Na₂S₄O₆+2NaI
通過用Na₂SO₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定反應(yīng)②中生成的I₂來計(jì)算硒的含量．實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)確稱量0.1200g粗硒樣品，滴定中消耗0.2000mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液24.00mL，則粗硒樣品中硒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為79%．

Answer 1

分析 以銅陽極泥（主要成分為Cu、Cu₂S、Cu₂Se、Cu₂Te等）加入焙燒，得到SeO₂、SO₂、CuO、TeO₂等，加入硫酸酸浸，浸出液中含有CuSO₄、TeOSO₄等，用電解法除去銅，通入二氧化硫，TeOSO₄與二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成粗碲，以此解答該題．

解答 解：（1）焙燒時(shí)通入氧氣使銅陽極泥沸騰，類似于冶煉鐵的沸騰爐，可增大氧氣與銅陽極泥的接觸面積，加快反應(yīng)速率，故答案為：增大氧氣與銅陽極泥的接觸面積，加快反應(yīng)速率；
（2）灼燒后得到CuO、TeO₂，加入硫酸，生成TeOSO₄的同時(shí)生成CuSO₄，故答案為：CuSO₄；
（3）TeOSO₄與二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成粗碲，方程式為2SO₂+TeOSO₄+3H₂O=Te+3H₂SO₄，
故答案為：2SO₂+TeOSO₄+3H₂O=Te+3H₂SO₄；
（4）亞硒酸（H₂SeO₃）的K_a1=2.5×10^-3，K_a2=2.6×10^-7，可知HSeO₃^-的水解常數(shù)K_h=$\frac{Kw}{{K}_{a2}}$=$\frac{1×1{0}^{-14}}{2.6×1{0}^{-7}}$=0.38×10^-7，可知K_a2＞K_h，所以NaHSeO₃溶液呈酸性，pH＜7，
故答案為：＜；K_a2=2.6×10^-7，K_h=0.38×10^-7，可知K_a2＞K_h，HSeO₃^-電離程度大于水解程度，溶液呈酸性；
（5）根據(jù)反應(yīng)的方程式可知SeO₂～2I₂～4Na₂S₂O₃，消耗的n（Na₂S₂O₃）=0.2000 mol/L×0.024L=0.0048mol，
根據(jù)關(guān)系式計(jì)算樣品中n（SeO₂）=0.0048mol×$\frac{1}{4}$=0.0012mol，故Se的質(zhì)量為0.0012mol×79g/mol=0.0948g，
所以樣品中Se的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.0948g}{0.1200g}$×100%=79%，
故答案為：79%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)制備方案、氧化還原反應(yīng)滴定計(jì)算、物質(zhì)的分離提純、對(duì)條件與操作的分析評(píng)價(jià)，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，注意題目信息的遷移運(yùn)用，明確制備流程、發(fā)生反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，題目難度中等．