Question

19．碲（Te）元素是當(dāng)今新材料的主要成分之一．工業(yè)上可從電解法精煉銅的陽(yáng)極泥中提取碲．
（1）粗銅中含有Cu和少量Zn、Ag、Au、TeO₂及其他化合物，電解精煉后，陽(yáng)極泥中含有TeO₂、部分金屬單質(zhì)及其他化合物．電解法精煉粗銅時(shí)，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為Zn-2e^-=Zn²⁺、Cu-2e^-=Cu²⁺．
（2）TeO₂是兩性氧化物，微溶于水，可溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿．從上述陽(yáng)極泥中提取碲的一種工藝流程如下：

①“堿浸”時(shí)TeO₂發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為TeO₂+2NaOH=Na₂TeO₃+H₂O．
②“沉碲”時(shí)控制溶液的pH為4.5～5.0，生成TeO₂沉淀．如果H₂SO₄過(guò)量，溶液酸度過(guò)大，將導(dǎo)致“沉碲”不完全，原因是TeO₂是兩性氧化物，H₂SO₄過(guò)量會(huì)導(dǎo)致TeO₂繼續(xù)與H₂SO₄反應(yīng)導(dǎo)致?lián)p失，防止局部酸度過(guò)大的操作方法是緩慢加入H₂SO₄，并不斷攪拌，一種更好的“沉碲”的方法是用硝酸銨替代硫酸，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂TeO₃+2NH₄NO₃═2NaNO₃+TeO₂↓+2NH₃+H₂O．
③“酸溶”后，將SO₂通入TeCl₄溶液中進(jìn)行“還原”得到碲，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是TeCl₄+2SO₂+4H₂O=Te+4HCl+2H₂SO₄．若陽(yáng)極泥中含TeO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，提取過(guò)程中碲元素的回收率為90%，則處理1t陽(yáng)極泥最少需要通入SO₂40320L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．

Answer 1

分析 （1）電解精煉粗銅時(shí)，粗銅中的Cu和少量Zn在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Zn比Cu活潑，先失電子，所以陽(yáng)極電極反應(yīng)式為Zn-2e^-=Zn²⁺；Cu-2e^-=Cu²⁺
（2）根據(jù)TeO₂是兩性氧化物，微溶于水，加堿溶過(guò)濾除去雜質(zhì)，得到Na₂TeO₃溶液，再加硫酸沉降經(jīng)過(guò)濾得到TeO₂沉淀，再用鹽酸溶解生成四氯化碲，再用二氧化硫還原制成碲單質(zhì)，以此分析解答；
①TeO₂是兩性氧化物，與氫氧化鈉發(fā)生類似氧化鋁與氫氧化鈉的反應(yīng)；
②因?yàn)門eO₂是兩性氧化物，H₂SO₄過(guò)量會(huì)導(dǎo)致TeO₂繼續(xù)與H₂SO₄反應(yīng)導(dǎo)致?lián)p失，用硝酸銨替代硫酸，發(fā)生反應(yīng)會(huì)生成硝酸鈉和TeO₂；
③SO₂還原TeCl₄為Te，本身被氧化為硫酸，根據(jù)得失電子守恒書寫，根據(jù)碲元素守恒和電子得失守恒計(jì)算二氧化硫的體積；

解答 解：（1）電解精煉粗銅時(shí)，粗銅中的Cu和少量Zn在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Zn比Cu活潑，先失電子，所以陽(yáng)極電極反應(yīng)式為Zn-2e^-=Zn²⁺、Cu-2e^-=Cu²⁺，
故答案為：Zn-2e^-=Zn²⁺、Cu-2e^-=Cu²⁺；
（2）根據(jù)TeO₂是兩性氧化物，微溶于水，加堿溶過(guò)濾除去雜質(zhì)，得到Na₂TeO₃溶液，再加硫酸沉降經(jīng)過(guò)濾得到TeO₂沉淀，再用鹽酸溶解生成四氯化碲，再用二氧化硫還原制成碲單質(zhì)；
①TeO₂是兩性氧化物，與氫氧化鈉發(fā)生類似氧化鋁與氫氧化鈉的反應(yīng)，化學(xué)方程式為TeO₂+2NaOH=Na₂TeO₃+H₂O，
故答案為：TeO₂+2NaOH=Na₂TeO₃+H₂O；
②因?yàn)門eO₂是兩性氧化物，H₂SO₄過(guò)量會(huì)導(dǎo)致TeO₂繼續(xù)與H₂SO₄反應(yīng)導(dǎo)致?lián)p失；防止局部酸度過(guò)大的操作方法是：緩慢加入H₂SO₄，并不斷攪拌，用硝酸銨替代硫酸，發(fā)生反應(yīng)會(huì)生成硝酸鈉和TeO₂，反應(yīng)方程式為Na₂TeO₃+2NH₄NO₃═2NaNO₃+TeO₂↓+2NH₃+H₂O，
故答案為：TeO₂是兩性氧化物，H₂SO₄過(guò)量會(huì)導(dǎo)致TeO₂繼續(xù)與H₂SO₄反應(yīng)導(dǎo)致?lián)p失；緩慢加入H₂SO₄，并不斷攪拌；Na₂TeO₃+2NH₄NO₃═2NaNO₃+TeO₂↓+2NH₃+H₂O；
③SO₂還原TeCl₄為Te，本身被氧化為硫酸，化學(xué)方程式為TeCl₄+2SO₂+4H₂O=Te+4HCl+2H₂SO₄，陽(yáng)極泥中含TeO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，提取過(guò)程中碲元素的回收率為90%，則處理1t陽(yáng)極泥可得TeCl₄的質(zhì)量為（1×90%×8%）×$\frac{190}{80}$t=0.171t，其物質(zhì)的量為900mol，根據(jù)方程式利用電子得失守恒可知二氧化硫的物質(zhì)的量為1800mol，其體積為40320L，
故答案為：TeCl₄+2SO₂+4H₂O=Te+4HCl+2H₂SO₄；40320．

點(diǎn)評(píng) 本題考查粗銅精煉的電解反應(yīng)式的書寫，對(duì)給定條件的化學(xué)方程式、離子方程式的判斷及書寫，實(shí)驗(yàn)操作的判斷是解本題關(guān)鍵，難度中等．