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3．美国麻省理工学院（MIT）近年来设计出镁锑液态金属电池，其工作原理如图1所示，负极金属失去电子，并通过外电路做功，而负极金属离子化后通过熔盐迁移到正极并与正极金属合金化；充电则执行相反的过程．

（1）写出电池放电时的正极反应式为Mg2++2e-=Mg．
（2）我国锑的蕴藏量占世界第一位，辉锑矿（Sb2S3）是其主要矿物．某冶金课题组进行三氯化锑水溶液的电解研究，然后利用电解过程中阳极生成的五氯化锑作为浸出剂，对辉锑矿进行酸性浸出；从而实现浸出-电解的闭路循环，解决了传统炼锑过程中“工业三废”排放量大的问题．流程如图2：
①写出锑元素在周期表中的位 置第五周期第VA族．
②“工业三废”指的是废气、废水（废液）、废渣．
③电解过程中阳极主要是Sb3+被氧化成Sb5+．请写出阴极的电极反应式Sb3++3e-=Sb．
④根据流程图写出“浸出”步骤发生反应的化学方程式Sb2S3+3SbCl5=5SbCl3+3S．
⑤已知浸出液中除Sb3+外，还有Cu2+、Pb2+等重金属离子，其中c（Cu2+）=1.6×10-3mol•L-1，向浸出液中加入硫化钠至溶液中的Cu2+刚好完全沉淀，则c（S2-）=8×10-40．（已知Ksp（CuS）=8×10-45  Ksp（PbS）=3.4×10-28）
⑥还原除砷的原理是：在大于4mol•L-1的HCl溶液中，以次磷酸钠（Na3PO2）做还原剂，保持微沸温度，使AsCl3被还原为棕色单质砷沉淀，请配平该反应的化学方程式：
2AsCl3+3Na3PO2+3HCl+3H2O=2As↓+3H3PO3+9NaCl．

分析 （1）金属离子化后通过熔盐迁移到正极并与正极金属合金化，说明负极失电子生成的金属离子在正极得电子生成金属单质；
（2）①锑元素属于第五周期第ⅤA族；
②工业三废包括废气、废水（废液）、废渣；
③从流程图中可以看出阳极产物为SbCl5，而电解完成后产生金属锑，应为Sb3+离子在阴极得电子生成；
④根据流程图看出“浸出”步骤辉锑矿与阳极产物SbCl5反应产生不溶物，SbCl5具有氧化性，Sb2S3具有还原性，发生氧化还原反应，在浸出液中含有硫单质，所以氧化产物中有硫；
⑤Cu2+刚好完全沉淀时c（Cu2+）=1×10-5，根据Ksp（CuS）=c（Cu2+）×c（S2-）=8×10-45计算出c（S2-）；
⑥该反应中AsCl3为氧化剂，被还原为As单质；Na3PO2为还原剂，被氧化为H3PO3；HCl显酸性，提供酸性环境，根据得失电子守恒配平．

解答 解：（1）负极失电子生成的金属离子在正极得电子生成金属单质，负极金属为镁，故正极电极反应式为Mg2++2e-=Mg；
故答案为：Mg2++2e-=Mg；
（2）①锑元素属于氮族元素，位于周期表中第五周期第ⅤA族；
故答案为：第五周期第VA族；
②工业三废包括废气、废水（废液）、废渣；
故答案为：废气、废水（废液）、废渣；
③从流程图中可以看出阳极产物为SbCl5，而电解完成后产生金属锑，故阴极反应式为Sb3++3e-=Sb；
故答案为：Sb3++3e-=Sb；
④在浸出步骤中具有氧化性的SbCl5和具有还原性的Sb2S3发生氧化还原反应生成不溶性的S单质和SbCl3，故反应方程式为Sb2S3+3SbCl5=5SbCl3+3S；
故答案为：Sb2S3+3SbCl5=5SbCl3+3S；
⑤Cu2+刚好完全沉淀时c（Cu2+）=1×10-5，由Ksp（CuS）=c（Cu2+）×c（S2-），知c（S2-）=$\frac{Ksp（CuS）}{c（S{\;}^{2-}）}$=$\frac{8×10{\;}^{-45}}{1×10{\;}^{-5}}$=8×10-40；
故答案为：8×10-40；
⑥次磷酸钠（Na3PO2）做还原剂，被氧化为H3PO3，P元素由+1价变为+3价，价态升高2；AsCl3被还原为As单质，As元素由+3价变为0价，价态降低3，所以AsCl3和Na3PO2系数为2：3，根据元素守恒配平化学反应方程式为2AsCl3+3Na3PO2+3HCl+3H2O=2As↓+3H3PO3+9NaCl．
故答案为：2；3；3；3；2；3；9．

点评 本题考查了原电池和电解池的工作原理及应用，物质分离和提纯的方法和基本操作应用等内容，看准流程图是解题的关键，题目难度中等．

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