Question

【题目】铋(Bi)与氮同族，氯氧化铋(BiOCl)广泛用于彩釉调料、塑料助剂、油漆调色、生产金属铋等。一种以用火法炼铜过程产生的铜转炉烟尘(除含铋的化合物之外,还有CuSO4、ZnSO4、CuS、Fe2O3、PbSO4及As2O3)制备高纯氯氧化铋的工艺流程如下：

请回答：

(1)BiOCl中Bi元素的化合价为__________。

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

(3)“浸铜”时,有单质硫生成，其反应的离子方程式为____________________________。

(4)“浸铋”时,温度升高，铋的浸出率降低，其原因为____________________________。

(5)“沉铋”时需控制溶液的pH=3.0,此时BiCl3发生反应的化学方程式为__________。

(6)“除铅、砷”时,可以采用以下两种方法：

①加入改性羟基磷灰石固体(HAP)：浸液2与HAP的液固比(L/S)与铅、砷去除率以及后续沉铋量的关系如下表：

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(沉铋)/g	2.34	2.33	2.05	1.98

实验中应采用的L/S=__________。

②铁盐氧化法：向浸液2中加入Fe2(SO4)3,并调节pH,生成FeAsO4沉淀。当溶液中c(AsO43-)=1×10-9mol/L,且不产生Fe(OH)3沉淀,此时溶液的pH为__________。(已知：1g2=0.3;FeAsO4、Fe(OH)3的Ksp分别为5×10-21、4×10-38。)

Answer 1

【答案】 +3 除去Cu2+、Fe3+ CuS+MnO2+4H+=Cu2++Mn2++S↓+2H2O 温度升高,盐酸挥发,反应物浓度降低 BiCl3+Na2CO3=BiOCl↓+2NaCl+CO2↑ 50∶1 5.3

【解析】(1)BiOCl中O为-2价，Cl为-1价，根据化合价代数和为0，可知Bi元素的化合价为+3价，答案为：+3

（2）向“酸浸”所得“浸液1”中加入Zn粉，Zn粉能与Cu2+、Fe3+反应生成Cu和Fe，从而除去Cu2+、Fe3+，答案为：除去Cu2+、Fe3+

(3) “浸铜”时,加入的物质是稀硫酸、MnO2,得到单质硫，发生反应CuS+MnO2+H+→Cu2++Mn2++S↓+H2O，根据化合价升降法配平，离子方程式为：CuS+MnO2+4H+=Cu2++Mn2++S↓+2H2O，答案为：CuS+MnO2+4H+=Cu2++Mn2++S↓+2H2O

（4）“浸铋”时,所加物质为盐酸和氯化钠溶液，盐酸易挥发，升高温度，HCl挥发，反应物浓度降低，答案为：温度升高,盐酸挥发,反应物浓度降低

(5) “沉铋”时加入的物质是Na2CO3，生成BiOCl，因此有BiCl3+Na2CO3→BiOCl，根据发应特点产物还有NaCl和CO2，化学方程式为：BiCl3+Na2CO3=BiOCl↓+2NaCl+CO2↑答案为：BiCl3+Na2CO3=BiOCl↓+2NaCl+CO2↑

（6）①根据表格数据，L/S=50：1以后，Pb2+、As3+去除率虽然增加，但是Pb2+、As3+去除率变化都不大，因此为了节省能源以及原料，L/S控制在50：1②c(AsO43-)=1×10-9mol/L，此时c(Fe3+)=Ksp（FeAsO4）/c(AsO43-)=5×10-21/10-9mol/L=5×10-12mol/L，此时c(OH-)= = =2×10-9 mol/L，此时的pH=5.3，即pH小于5.3.答案为：5.3