Question

【題目】隨著人們對硒的性質深入認識及產品硒的純度提高，硒的應用范圍越來越廣。某科學小組以硫鐵礦生產硫酸過程中產生的含硒物料（主要含S、Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2等）提取硒，設計流程如下：

回答下列問題：

(1)“脫硫”時，測得脫硫率隨溫度的變化如圖。隨著溫度的升高，脫硫率呈上升趨勢，其原因是______。最佳溫度是________。

(2)“氧化酸浸”中，Se轉化成H2SeO3，該反應的離子方程式為_____________。

(3)采用硫脲[(NH2)2CS]聯(lián)合亞硫酸鈉進行“控電位還原”，將電位高的物質先還原，電位低的物質保留在溶液中，以達到硒與雜質金屬的分離。下表是“氧化酸浸”液中主要粒子的電位。

①控制電位在0.740～1.511V范圍內，在氧化酸浸液中添加硫脲，可選擇性還原ClO2。該過程的還原反應（半反應）式為___________。

②為使硒和雜質金屬分離，用亞硫酸鈉還原時的最低電位應控制在_____V。

(4)粗硒的精制過程：Na2SO3浸出[Se轉化成硒代硫酸鈉（Na2SeSO3）]→Na2S凈化→H2SO4酸化等步驟。

①凈化后的溶液中c(S2-)達到0.026 mol·L－1，此時溶液中的c(Cu2+)的最大值為________，精硒中基本不含銅。[Ksp(CuS)=1.3×10－36]

②硒代硫酸鈉酸化生成硒的化學方程式為____________。

(5)對精硒成分進行熒光分析發(fā)現，精硒中鐵含量為32 μg·g－1，則精硒中鐵的質量分數為________ %，與粗硒中鐵含量為0.89%相比，鐵含量明顯降低。

Answer 1

【答案】溫度升高，單質硫在煤油中的溶解度增加 95℃ 4ClO3－+ 4H+ + Se＝4ClO 2↑+ H2O + H2SeO3 ClO2 + 4H+ + 5e-＝Cl－ + 2H2O 0.345 5.0×10－35 mol·L－1 Na2SeSO3 + H2SO4＝Na2SO4 + Se↓+ SO2↑+ H2O 3.2×10－3

【解析】

(1)結合含硒物料的成分和脫硫率隨溫度的變化圖分析；

(2)“氧化酸浸”中，Se在酸性條件下，與氯酸鈉發(fā)生氧化還原反應轉化成H2SeO3；

(3)①根據表格數據，控制電位在0.740～1.511V范圍內，ClO2被還原為Cl-；

②結合題意，根據“氧化酸浸”液中主要粒子的電位表數據，分析使硒和雜質金屬分離最低電位；

(4) ①利用溶度積表達式Ksp(CuS)= c(S2-) c(Cu2+)，結合已知條件計算；

②根據精制流程，硒代硫酸鈉與硫酸發(fā)生氧化還原反應轉化為硒單質；

(5)根據1g精硒中鐵含量來計算鐵的質量分數。

(1)含硒物料（主要含S、Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2等）中含有硫單質，向物料中加入煤油，硫轉移到煤油中，說明硫易溶于煤油，結合脫硫率隨溫度的變化圖曲線變化，溫度越高，硫單質在煤油中的溶解度越大，且溫度控制在95℃脫硫率最高；

(2)“氧化酸浸”中，Se在酸性條件下，與氯酸鈉發(fā)生氧化還原反應轉化成H2SeO3，離子反應方程式為：4ClO3－+ 4H+ + Se＝4ClO 2↑+ H2O + H2SeO3；

(3)①根據表格數據，控制電位在0.740～1.511V范圍內，在酸性條件下，ClO2得電子被還原為Cl-，該過程的還原反應（半反應）式為：ClO2+4H++5e-=Cl－+2H2O；

②根據題意，電位高的物質先還原，電位低的物質保留在溶液中，以達到硒與雜質金屬的分離，結合“氧化酸浸”液中主要粒子的電位表數據，金屬離子的電位都低于0.345，要使硒與雜質金屬的分離，最低電位要不低于0.345；

(4) ①已知：c(S2-)=0.026 mol·L－1，Ksp(CuS)＝c(S2-)·c(Cu2+)=1.3×10－36，c(Cu2+)= =5.0×10－35 mol·L－1；

②根據精制流程：Na2SO3浸出[Se轉化成硒代硫酸鈉（Na2SeSO3）]→Na2S凈化→H2SO4，硒代硫酸鈉與硫酸發(fā)生氧化還原反應轉化為硒單質，化學方程式為：Na2SeSO3 + H2SO4＝Na2SO4 + Se↓+ SO2↑+ H2O；

(5)設精硒的質量為1g，則1g精硒中含有的鐵的質量=32 μg·g－1×1g=32μg=3.2×10-5g，則精硒中鐵的質量分數==3.2×10－3%。