Question

【題目】銻（Sb）廣泛用于生產(chǎn)各種阻燃劑、陶瓷、半導(dǎo)體元件、醫(yī)藥及化工等領(lǐng)域。以輝銻礦為原料制備金屬銻，其一種工藝流程如下：

己知部分信息如下：

I.輝銻礦(主要成分為Sb2S3，還含有As2S5、PbS 、CuO和SiO2等）；

II.浸出液主要含鹽酸和SbCl3，還含SbCl5、CuCl2、AsCl3和PbCl2等雜質(zhì)；

III.常溫下，Ksp(CuS)=1.0×10-36 Ksp(PbS)=9.0×10-29

回答下列問題：

（1）“酸浸”過程中SbCl5和Sb2S3反應(yīng)有S生成，該反應(yīng)的還原產(chǎn)物是________（填化學(xué)式）。

（2）寫出“還原”反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________ 。

（3）已知：浸出液中：c(Cu2+)=0.01 mol·L-1、c(Pb2+)=0.10 mol·L-1。在沉淀銅、鉛過程中，緩慢滴加極稀的硫化鈉溶液，先產(chǎn)生的沉淀是_______（填化學(xué)式）；當(dāng)CuS、PbS共沉?xí)r，=_________。加入硫化鈉的量不宜過多，原因是_________。

（4）在“除砷”過程中，氧化產(chǎn)物為H3PO4。該反應(yīng)中氧化劑、還原劑的物質(zhì)的量之比___________。

（5）在“電解”過程中，以惰性材料為電極，陰極的電極反應(yīng)式為______；“電解”中銻的產(chǎn)率與電壓大小關(guān)系如圖所示。當(dāng)電壓超過U0V時(shí)，銻的產(chǎn)率降低的原因可能是______。

Answer 1

【答案】 SbCl3 3 SbCl5+ 2Sb=5SbCl3 CuS 9.0×107 避免砷、銻離子沉淀 4：3 Sb3++3e-=Sb H＋參與了電極反應(yīng)

【解析】分析：由工藝流程可知，輝銻礦粉經(jīng)鹽酸、五氯化銻溶液浸取后，過濾，向?yàn)V液中加入適量的銻粉把過量的五氯化銻還原，然后再加入適量的硫化鈉把溶液中的銅離子和鉛離子沉淀，過濾，再向?yàn)V液中加入次磷酸鈉除砷，得到三氯化銻溶液，電解該溶液得到銻和五氯化銻，五氯化銻循環(huán)利用。

詳解：（1）“酸浸”過程中SbCl5和Sb2S3反應(yīng)有S生成，該反應(yīng)的氧化劑為SbCl5，其還原產(chǎn)物是SbCl3。

（2） “還原”反應(yīng)的化學(xué)方程式為3SbCl5+ 2Sb=5SbCl3。

（3）浸出液中c(Cu2+)=0.01 mol·L-1、c(Pb2+)=0.10 mol·L-1。常溫下，Ksp(CuS)=1.0×10-36 Ksp(PbS)=9.0×10-29，CuS的溶度積較小，故在沉淀銅、鉛過程中，緩慢滴加極稀的硫化鈉溶液，先產(chǎn)生的沉淀是CuS；當(dāng)CuS、PbS共沉?xí)r，= 9.0×107。加入硫化鈉的量不宜過多，防止砷、銻離子轉(zhuǎn)化為沉淀。

（4）在“除砷”過程中，次磷酸鈉是還原劑，其氧化產(chǎn)物為H3PO4，P的化合價(jià)由+1升高到+5、升高了4，而As的化合價(jià)由+3降到0、降低了3，故該反應(yīng)中氧化劑、還原劑的物質(zhì)的量之比4:3。

（5）在“電解”過程中，以惰性材料為電極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Sb3++3e-=Sb；由“電解”中銻的產(chǎn)率與電壓大小關(guān)系示意圖可知，當(dāng)電壓超過U0V時(shí)，銻的產(chǎn)率降低，其原因可能是H＋參與了電極反應(yīng)。