Question

9．我國銻的蘊藏占世界第一位，輝銻礦（Sb₂S₃）是其主要礦物，其冶金課題組進行三氯化銻水溶液的電解研究，然后利用電解過程中陽極生成的五氯化銻作為浸出劑，對輝銻礦進行酸性浸出；從而實現(xiàn)浸出-電解的閉路循環(huán)，解決了傳統(tǒng)煉銻過程中“工業(yè)三廢”排放量大的問題．流程如圖：
（1）“工業(yè)三廢”指的是廢氣、廢水（廢液）、廢渣．
（2）根據(jù)流程圖寫出“浸出”步驟發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Sb₂S₃+3SbCl₅=5SbCl₃+3S．
（3）已知浸出液中除Sb³⁺外，還有Cu²⁺、Pb²⁺等重金屬離子，其中c（Cu²⁺）=1.6×10^-3mol•L^-1，向浸出液中加入硫化鈉至溶液中的Cu²⁺剛好完全沉淀，則c（S^2-）=8×10^-40．（已知K_sp（CuS）=8×10^-45　　K_sp（PbS）=3.4×10^-28）
（4）還原除砷的原理是：在大于4mol•L^-1的HCl溶液中，以次磷酸鈉（Na₃PO₂）做還原劑，保持微沸溫度，使AsCl₃被還原為棕色單質(zhì)砷沉淀，請配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2AsCl₃+3Na₃PO₂+3HCl+3H₂O=2As↓+3H₃PO₃+9NaCl．

Answer 1

分析 電解三氯化銻水溶液，陽極生成的五氯化銻，加入鹽酸，與Sb₂S₃發(fā)生反應(yīng)Sb₂S₃+3SbCl₅=5SbCl₃+3S，經(jīng)過濾，濾渣中含有S，浸出液中除Sb³⁺外，還有Cu²⁺、Pb²⁺等重金屬離子，可加入硫化鈉進行硫化除雜，以除去CuS，同時回收Sb以及其它重金屬，除雜后濾液中含有砷，可以次磷酸鈉（Na₃PO₂）做還原劑，得到砷和磷酸，
（1）工業(yè)三廢包括廢氣、廢水（廢液）、廢渣；
（2）根據(jù)流程圖看出“浸出”步驟輝銻礦與陽極產(chǎn)物SbCl₅反應(yīng)產(chǎn)生不溶物，SbCl₅具有氧化性，Sb₂S₃具有還原性，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在浸出液中含有硫單質(zhì)，所以氧化產(chǎn)物中有硫；
（3）Cu²⁺剛好完全沉淀時c（Cu²⁺）=1×10^-5，根據(jù)K_sp（CuS）=c（Cu²⁺）×c（S^2-）=8×10^-45計算出c（S^2-）；
（4）該反應(yīng)中AsCl₃為氧化劑，被還原為As單質(zhì)；Na₃PO₂為還原劑，被氧化為H₃PO₃；HCl顯酸性，提供酸性環(huán)境，根據(jù)得失電子守恒配平．

解答 解：電解三氯化銻水溶液，陽極生成的五氯化銻，加入鹽酸，與Sb₂S₃發(fā)生反應(yīng)Sb₂S₃+3SbCl₅=5SbCl₃+3S，經(jīng)過濾，濾渣中含有S，浸出液中除Sb³⁺外，還有Cu²⁺、Pb²⁺等重金屬離子，可加入硫化鈉進行硫化除雜，以除去CuS，同時回收Sb以及其它重金屬，除雜后濾液中含有砷，可以次磷酸鈉（Na₃PO₂）做還原劑，得到砷和磷酸，
（1）工業(yè)三廢包括廢氣、廢水（廢液）、廢渣；
故答案為：廢氣、廢水（廢液）、廢渣；
（2）在浸出步驟中具有氧化性的SbCl₅和具有還原性的Sb₂S₃發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成不溶性的S單質(zhì)和SbCl₃，故反應(yīng)方程式為Sb₂S₃+3SbCl₅=5SbCl₃+3S；
故答案為：Sb₂S₃+3SbCl₅=5SbCl₃+3S；
（3）Cu²⁺剛好完全沉淀時c（Cu²⁺）=1×10^-5，由K_sp（CuS）=c（Cu²⁺）×c（S^2-），知c（S^2-）=$\frac{Ksp（CuS）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{8×1{0}^{-45}}{1×1{0}^{-5}}$=8×10^-40；
故答案為：8×10^-40；
（4）次磷酸鈉（Na₃PO₂）做還原劑，被氧化為H₃PO₃，P元素由+1價變?yōu)?3價，價態(tài)升高2；AsCl₃被還原為As單質(zhì)，As元素由+3價變?yōu)?價，價態(tài)降低3，所以AsCl₃和Na₃PO₂系數(shù)為2：3，根據(jù)元素守恒配平化學(xué)反應(yīng)方程式為2AsCl₃+3Na₃PO₂+3HCl+3H₂O=2As↓+3H₃PO₃+9NaCl．
故答案為：2；3；3；3；2；3；9．

點評 本題考查物質(zhì)的分離、提純的綜合應(yīng)用，側(cè)重于學(xué)生的分析、實驗?zāi)芰Φ目疾椋�題目涉及元素在周期表中位置、鹽類水解和電解池的工作原理及應(yīng)用，物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作應(yīng)用等內(nèi)容，答題時注意把握實驗流程圖，題目難度中等．