Question

3．從輝鉍礦（主要成分為Bi₂S₃，含有SiO₂、Cu₂S、FeS₂雜質(zhì)）回收鉍的一種工藝流程如圖1所示．

已知：
i．氧化性：Cu²⁺＞Br³⁺＞H⁺
ii．結(jié)合：S^2-能力：Cu²⁺＞H⁺＞Fe²⁺
iii．水解能力：Br³⁺＞Fe³⁺
（1）“酸浸”過程，需分批次的加入NaClO₃以防生成C1₂．
①“浸出液”中含有共價化合物BiCl₃的電子式為．（鉍元素與氮元素同主族）
②“浸出渣”中含有硫和二氧化硅，則“酸浸”過程中發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為Bi₂S₃+NaClO₃+6HCl=2BiCl₃+3S+NaCl+3H₂O．
③“酸浸”過程中，若c（H⁺）小于1mol•L^-1會有BiOCl（堿式氯化鉍）混入“浸出渣”中，反應(yīng)的離子方程式為Bi³⁺+H₂O+Cl^-=BiOCl↓+2H⁺．
（2）“還原”過程中加入鉍粉的目的是還原Fe³⁺生成Fe²⁺．
（3）“凈化液”中除Bi³⁺、H⁺和NH₄⁺外，還大量存在的陽離子有Na⁺、Fe²⁺（填離子符號）．
（4）“電解”裝置圖2如下：
①c為陰離子交換膜（填“陽”或“陰”）．
②電解的離子方程式為2Bi³⁺+Cl^-+6OH^-$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ClO₃^-+3H₂O．

Answer 1

分析 輝鉍礦（主要成分為Bi₂S₃，含有SiO₂、Cu₂S、FeS₂雜質(zhì)）加入鹽酸調(diào)節(jié)pH，并加入NaClO₃，發(fā)生反應(yīng)：Bi₂S₃+NaClO₃+6HCl=2BiCl₃+3S+NaCl+3H₂O、3Cu₂S+2NaClO₃+12HCl=6CuCl₂+3S+2NaCl+6H₂O、2FeS₂+NaClO₃+6HCl=2FeCl₃+4S+NaCl+3H₂O，SiO₂不溶，得到浸出渣為SiO₂和S，浸出液中含有Bi³⁺，Cu²⁺，F(xiàn)e³⁺，濾液中加入鉍粉還原鐵離子：3Fe³⁺+Bi=Bi³⁺+Fe²⁺，加入硫化氨沉淀Cu²⁺，則凈化液中陽離子含有Bi³⁺、H⁺和NH₄⁺、Na⁺、Fe²⁺，將凈化液與混有少量的氫氧化鈉溶液電解得到鉍，則b極凈化液的電極反應(yīng)為：Bi³⁺+3e^-=Bi，發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極，故a為陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O，c為陰離子交換膜，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）①鉍元素與氮元素同主族，和氯原子形成三個共價鍵，“浸出液”中含有共價化合物BiCl₃的電子式為：，
故答案為：；
②酸浸過程，由流程可知，生成S單質(zhì)和Bi³⁺，則反應(yīng)為：Bi₂S₃+NaClO₃+6HCl=2BiCl₃+3S+NaCl+3H₂O；
故答案為：Bi₂S₃+NaClO₃+6HCl=2BiCl₃+3S+NaCl+3H₂O；
③“酸浸”過程中，若c（H⁺）小于1mol•L^-1會有BiOCl（堿式氯化鉍）混入“浸出渣”中，反應(yīng)的離子方程式為：Bi³⁺+H₂O+Cl^-=BiOCl↓+2H⁺，
故答案為：Bi³⁺+H₂O+Cl^-=BiOCl↓+2H⁺；
（2）“還原”過程中加入鉍粉的目的是還原鐵離子生成亞鐵離子，
故答案為：還原Fe³⁺生成Fe²⁺；
（3）“凈化液”中除Bi³⁺、H⁺和NH₄⁺外，還有酸浸過程加入的Na⁺，還原過程生成的Fe²⁺；
故答案為：Na⁺、Fe²⁺；
（4）①凈化液（含有Bi³⁺、H⁺和NH₄⁺、Na⁺、Fe²⁺）與混有少量的氫氧化鈉溶液電解得到鉍，則b極凈化液的電極反應(yīng)為：Bi³⁺+3e^-=Bi，發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極，故a為陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O，為保持電流的穩(wěn)定，c為陰離子交換膜；
故答案為：陰；
②b極凈化液的電極反應(yīng)為：Bi³⁺+3e^-=Bi，a電極電極反應(yīng)：Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O，電解的離子方程式為：2Bi³⁺+Cl^-+6OH^-$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ClO₃^-+3H₂O，
故答案為：2Bi³⁺+Cl^-+6OH^-$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ClO₃^-+3H₂O．

點評 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、對條件的控制選擇與理解、溶度積的計算等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與靈活運用能力，題目難度中等．