Question

【题目】随着人们对硒的性质深入认识及产品硒的纯度提高，硒的应用范围越来越广。某科学小组以硫铁矿生产硫酸过程中产生的含硒物料(主要含S、Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2等)提取硒，设计流程如下：

回答下列问题：

(1)“脱硫”时，测得脱硫率随温度的变化如图。随着温度的升高，脱硫率呈上升趋势，其原因是______。最佳温度是________。

(2)“氧化酸浸”中，Se转化成H2SeO3，该反应的离子方程式为________。

(3)采用硫脲[(NH2)2CS]联合亚硫酸钠进行“控电位还原”，将电位高的物质先还原，电位低的物质保留在溶液中，以达到硒与杂质金属的分离。下表是“氧化酸浸”液中主要粒子的电位。

①控制电位在0.740～1.511V范围内，在氧化酸浸液中添加硫脲，可选择性还原ClO2。该过程的还原反应(半反应)式为___________。

②为使硒和杂质金属分离，用亚硫酸钠还原时的最低电位应控制在_____V。

(4)粗硒的精制过程：Na2SO3浸出[Se转化成硒代硫酸钠(Na2SeSO3)]→Na2S净化→H2SO4酸化等步骤。

①净化后的溶液中c(Na2S)达到0.026 mol·L－1，此时溶液中的c(Cu2+)的最大值为________，精硒中基本不含铜。[Ksp(CuS)=1.3×10－36]

②硒代硫酸钠酸化生成硒的化学方程式为____________。

(5)对精硒成分进行荧光分析发现，精硒中铁含量为32 μg·g－1，则精硒中铁的质量分数为___________，与粗硒中铁含量为0.89%相比，铁含量明显降低。

Answer 1

【答案】温度升高，单质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】

硒酸泥（主要含S、Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2等）加入热煤油萃取硫，固体加入稀硫酸、氯酸钠进行氧化，过滤，滤渣中含有氢氧化铁、二氧化硅，氧化浸出液含有H2SeO3，控制电位还原，发生氧化还原反应可生成Se。

(1)“脱硫”时，脱硫率随着温度的升高，脱硫率呈上升趋势，其原因是温度升高，单质硫在煤油中的溶解度增加。最佳温度是95℃。

(2)“氧化酸浸”中，固体加入稀硫酸、氯酸钠进行氧化，Se转化成H2SeO3，ClO3－还原成ClO 2，该反应的离子方程式为4ClO3－+ 4H+ + Se = 4ClO 2↑+ H2O + H2SeO3 。

(3)①控制电位在0.740～1.511V范围内，在氧化酸浸液中添加硫脲，可选择性还原ClO2，ClO2得电子还原成Cl-，该过程的还原反应(半反应)式为ClO2 + 4H+ + 5e- = Cl－ + 2H2O。

②为使硒和杂质金属分离，确保Cu2+、Zn2+、Fe2+不被还原，用亚硫酸钠还原时的最低电位应控制在0.345V。

(4)粗硒的精制过程：Na2SO3浸出[Se转化成硒代硫酸钠(Na2SeSO3)]→Na2S净化→H2SO4酸化等步骤。

①净化后的溶液中c(Na2S)达到0.026 mol·L－1，此时溶液中的c(Cu2+)的最大值为c(Cu2+)= ==5.0×10－35 mol·L－1 ，精硒中基本不含铜。

②硒代硫酸钠酸化生成硒、二氧化硫和水，化学方程式为Na2SeSO3 + H2SO4 = Na2SO4 + Se↓+ SO2↑+ H2O 。

(5)精硒中铁含量为32 μg·g－1，则精硒中铁的质量分数== 3.2×10－3 %，与粗硒中铁含量为0.89%相比，铁含量明显降低。