Question

【題目】鉍(Bi)與氮同族，氯氧化鉍(BiOCl)廣泛用于彩釉調(diào)料、塑料助劑、油漆調(diào)色、生產(chǎn)金屬鉍等。一種以用火法煉銅過程產(chǎn)生的銅轉(zhuǎn)爐煙塵(除含鉍的化合物之外,還有CuSO4、ZnSO4、CuS、Fe2O3、PbSO4及As2O3)制備高純氯氧化鉍的工藝流程如下：

請回答：

(1)BiOCl中Bi元素的化合價為__________。

(2)向“酸浸”所得“浸液1”中加入Zn粉，主要目的是__________________________。

(3)“浸銅”時,有單質(zhì)硫生成，其反應(yīng)的離子方程式為____________________________。

(4)“浸鉍”時,溫度升高，鉍的浸出率降低，其原因為____________________________。

(5)“沉鉍”時需控制溶液的pH=3.0,此時BiCl3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。

(6)“除鉛、砷”時,可以采用以下兩種方法：

①加入改性羥基磷灰石固體(HAP)：浸液2與HAP的液固比(L/S)與鉛、砷去除率以及后續(xù)沉鉍量的關(guān)系如下表：

L/S	125∶1	50∶1	25∶1	15∶1
Pb2+去除率/%	84.86	94.15	95.40	96.83
As3+去除率/%	98.79	98.92	98.34	99.05
m(沉鉍)/g	2.34	2.33	2.05	1.98

實驗中應(yīng)采用的L/S=__________。

②鐵鹽氧化法：向浸液2中加入Fe2(SO4)3,并調(diào)節(jié)pH,生成FeAsO4沉淀。當溶液中c(AsO43-)=1×10-9mol/L,且不產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀,此時溶液的pH為__________。(已知：1g2=0.3;FeAsO4、Fe(OH)3的Ksp分別為5×10-21、4×10-38。)

Answer 1

【答案】 +3 除去Cu2+、Fe3+ CuS+MnO2+4H+=Cu2++Mn2++S↓+2H2O 溫度升高,鹽酸揮發(fā),反應(yīng)物濃度降低 BiCl3+Na2CO3=BiOCl↓+2NaCl+CO2↑ 50∶1 5.3

【解析】(1)BiOCl中O為-2價，Cl為-1價，根據(jù)化合價代數(shù)和為0，可知Bi元素的化合價為+3價，答案為：+3

（2）向“酸浸”所得“浸液1”中加入Zn粉，Zn粉能與Cu2+、Fe3+反應(yīng)生成Cu和Fe，從而除去Cu2+、Fe3+，答案為：除去Cu2+、Fe3+

(3) “浸銅”時,加入的物質(zhì)是稀硫酸、MnO2,得到單質(zhì)硫，發(fā)生反應(yīng)CuS+MnO2+H+→Cu2++Mn2++S↓+H2O，根據(jù)化合價升降法配平，離子方程式為：CuS+MnO2+4H+=Cu2++Mn2++S↓+2H2O，答案為：CuS+MnO2+4H+=Cu2++Mn2++S↓+2H2O

（4）“浸鉍”時,所加物質(zhì)為鹽酸和氯化鈉溶液，鹽酸易揮發(fā)，升高溫度，HCl揮發(fā)，反應(yīng)物濃度降低，答案為：溫度升高,鹽酸揮發(fā),反應(yīng)物濃度降低

(5) “沉鉍”時加入的物質(zhì)是Na2CO3，生成BiOCl，因此有BiCl3+Na2CO3→BiOCl，根據(jù)發(fā)應(yīng)特點產(chǎn)物還有NaCl和CO2，化學(xué)方程式為：BiCl3+Na2CO3=BiOCl↓+2NaCl+CO2↑答案為：BiCl3+Na2CO3=BiOCl↓+2NaCl+CO2↑

（6）①根據(jù)表格數(shù)據(jù)，L/S=50：1以后，Pb2+、As3+去除率雖然增加，但是Pb2+、As3+去除率變化都不大，因此為了節(jié)省能源以及原料，L/S控制在50：1②c(AsO43-)=1×10-9mol/L，此時c(Fe3+)=Ksp（FeAsO4）/c(AsO43-)=5×10-21/10-9mol/L=5×10-12mol/L，此時c(OH-)= = =2×10-9 mol/L，此時的pH=5.3，即pH小于5.3.答案為：5.3