Question

【題目】金屬鉍在自然界中的量極少，用途非常廣泛，通常以輝鉍礦為原料提取金屬鉍，工藝流程如圖所示：

已知：①輝鉍礦主要成分是Bi2S3，還含少量Bi2O3、SiO2、鐵的氧化物和硫化物等。

②Bi2O3能溶于酸，NaBiO3不溶于水。

③常溫下，Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38,Ksp[Bi (OH)3]=4×10-30；Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16；

回答下列問題：

（1）寫出酸浸氧化時(shí)Bi2S3被氧化成硫單質(zhì)的化學(xué)方程式_______________。

（2）濾渣1的成分為_______________。

（3）除雜劑的作用a.調(diào)節(jié)溶液pH,b_______________，寫出一種能提高產(chǎn)物產(chǎn)量的除雜劑_______________。

（4）濾液2還可用來(lái)制備NaBiO3,可向?yàn)V液2中加入NaOH和NaClO溶液制取NaBiO3,寫出該反應(yīng)的離子方程式_______________。

（5）濾液2采用電解法制取金屬鉍單質(zhì)，陽(yáng)極產(chǎn)物處理后可繼續(xù)循環(huán)使用，電解裝置如圖所示。

①交換膜類型為_______________（填“Cl-”或“OH-”)交換膜。

②陽(yáng)極電極反應(yīng)式為_______________。

Answer 1

【答案】Bi2S3+6HCl+NaClO3=2BiCl3+NaCl+3S↓+3H2O S和SiO2 除去雜質(zhì)Fe3+ Bi2O3或Bi(OH)3 Na++Bi3++C1O-+4OH-=NaBiO3↓+Cl-+2H2O Cl- Cl-+6OH--6e-=ClO3-+3H2O

【解析】

輝鉍礦酸浸氧化后過濾，得到濾渣1為不溶于酸的二氧化硅和Bi2S3被氧化后生成的硫單質(zhì)，濾液1中含有BiCl3、NaCl，FeCl3等，為了避免引入新雜質(zhì)，則加入的除雜試劑可以是Bi2O3或Bi(OH)3，目的是調(diào)節(jié)pH使鐵離子轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵除去，濾液2中的主要成分為氯化鈉和BiCl3，經(jīng)電解得到鉍單質(zhì)。

（1）酸浸氧化時(shí)Bi2S3被氧化成硫單質(zhì)的化學(xué)方程式為Bi2S3+6HCl+NaClO3=2BiCl3+NaCl+3S↓+3H2O，故答案為：Bi2S3+6HCl+NaClO3=2BiCl3+NaCl+3S↓+3H2O；

（2）由分析知，濾渣1的成分為S和SiO2，故答案為：S和SiO2；

（3）由分析知，可用Bi2O3或Bi(OH)3調(diào)節(jié)pH使鐵離子轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵沉淀除去，故答案為：除去雜質(zhì)Fe3+；Bi2O3或Bi(OH)3；

（4）濾液2中的主要成分為氯化鈉和BiCl3，加入NaOH和NaClO溶液制取NaBiO3時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Na++Bi3++C1O-+4OH-=NaBiO3↓+Cl-+2H2O，故答案為：Na++Bi3++C1O-+4OH-=NaBiO3↓+Cl-+2H2O；

（5）①氯離子為陰離子，電解時(shí)，氯離子在陽(yáng)極放電，氯離子移向陽(yáng)極，則交換膜類型為Cl-交換膜，故答案為：Cl-；

②陽(yáng)極電極附近氯離子放電轉(zhuǎn)化為氯酸根，電極反應(yīng)式為Cl-+6OH--6e-=ClO3-+3H2O，故答案為：Cl-+6OH--6e-=ClO3-+3H2O。