Question

【題目】鉍及其化合物在工業生產中用途廣泛，某研究小組用浮選過的輝鉍礦（主要成分是Bi2S3，還含少量SiO2等雜質）制備NaBiO3，其流程如下：

已知：水解能力：Bi3+＞Fe3+。

回答下列問題：

(1)“浸取”時，為了提高浸取速率，可采取的措施有______________（任寫一條）；過濾1的濾渣的主要成分有__________（填化學式）。

(2)浸取時加入過量濃鹽酸的目的是________________________________；“母液”中通入氣體X后可循環利用，氣體X為______________（填名稱）。

(3)寫出焙燒時生成鉍酸鈉的化學方程式_______________________________，當消耗標準狀況下4.48 L O2時，轉移電子的數目是__________。

(4)25℃時，向濃度均為0.04 mol·L－1的Cu2＋、Pb2＋、Bi3＋的混合溶液中滴加(NH4)2S溶液（設溶液體積增加1倍），當Pb2+恰好沉淀完全時，所得溶液中c(Cu2+)∶c(Bi3+)＝______。[已知：Ksp(CuS)＝6.0×10－36、Ksp(PbS)＝3.0×10－28、Ksp(Bi2S3)＝1.6×10－20]

(5)用雙硫腙(H2Dz，二元弱酸）～CC14絡合萃取法可從工業廢水中提取金屬離子：H2Dz先將金屬離子絡合成電中性的物質[如Cu(HDz)2等]，再用CCl4萃取此絡合物。下圖是用上述方法處理含有Hg2+、Bi3+、Zn2+的廢水時的酸度曲線（E%表示金屬離子以絡合物形式被萃取分離的百分率）。

①當調節pH＝2.5時，鉍（Bi）的存在形式有________________________。

②向萃取后的CCl4中加入NaOH溶液可將鉍元素以氫氧化物的形式沉淀下來，相應的離子方程式為____________________________________。

Answer 1

【答案】粉碎礦石、適當提高浸取時溫度、適當提高溶液濃度、攪拌等 S、SiO2 防止 FeCl3及 BiCl3水解生成不溶性沉淀，提高原料的浸出率 氯氣 2Bi＋2O2＋Na2O2 =2NaBiO3 NA或 6.02×1023 10-11∶1 Bi3 ＋、Bi(HDz)3 Bi(HDz)3＋6OH－＝Bi(OH)3 ↓+3H2O+3Dz2－

【解析】

由流程圖可知，輝鉍礦中含有Bi2S3和少量SiO2，加入濃鹽酸和氯化鐵后，氯化鐵將硫離子氧化成單質硫。通過過濾1除去S、SiO2。再加入單質鐵將Bi3＋還原成Bi單質，經過提純后得到精鉍，最后在焙燒條件下得到NaBiO3，據此分析；

(1)為了提高浸取速率，可采取的措施有粉碎礦石、適當提高浸取時溫度、適當提高溶液濃度、攪拌等；浸取過程中，二氧化硅不反應，三價鐵將硫離子氧化成單質硫，過濾1的濾渣的主要成分有S、SiO2；

(2)Bi3+和Fe3+會發生水解，加入濃鹽酸可以抑制這兩種離子的水解，提高原料的浸出率；母液中含有大量氯化亞鐵，通入氯氣后，將亞鐵離子氧化得到氯化鐵，即可循環使用；

(3)焙燒時，鉍與氧氣、過氧化鈉反應生成NaBiO3，結合元素守恒和得失電子守恒可得到反應方程式為：2Bi＋2O2＋Na2O2 =2NaBiO3；當消耗標準狀況下4.48 L O2，即0.2mol O2時，轉移電子的數目是：NA或 6.02×1023；

(4)當Pb2+恰好沉淀完全時，c(S2-)=Ksp(PbS)/c(Pb2+)＝3.0×10－28/10-5=3.0×10－23 mol·L－1，此時，c(Cu2+)=Ksp(CuS)/c(S2-)=6.0×10－36/3.0×10－23=2×10－13mol·L－1。溶液中c(Bi3+)=0.02mol·L－1，Q= c2(Bi3+)·c3(S2-)< Ksp(Bi2S3)，所以，此時Bi3+沒有沉淀。c(Cu2+)∶c(Bi3+)＝2×10－13：0.02=10-11∶1；

(5)H2Dz將Bi3+絡合成電中性的Bi(HDz)3，當調節pH＝2.5時，由圖可知，80%的Bi3+以絡合物形式被萃取分離，故鉍（Bi）的存在形式有Bi3 ＋、Bi(HDz)3；向Bi(HDz)3中加入氫氧化鈉，鉍元素轉化為Bi(OH)3沉淀，由于H2Dz為二元酸，故加入氫氧化鈉后HDz-轉化為Dz2－和水，反應方程式為：Bi(HDz)3＋6OH－＝Bi(OH)3↓+3H2O+3Dz2－；