题目内容

【题目】锑(Sb)及其化合物在工业上有许多用途。以辉锑矿(主要成分为Sb2S3,还含有PbS、As2S3、CuO、SiO2等)为原料制备金属锑的工艺流程如图所示:

已知:①浸出液中除含过量盐酸和SbCl5之外,还含有SbCl3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等;

②常温下:Ksp(CuS)=1.27×10-36,Ksp(PbS)=9.04×10-29;

③溶液中离子浓度≤1.0×10-5mol·L-1时,认为该离子沉淀完全。

(1)滤渣1中除了S之外,还有________ (填化学式)。

(2)“浸出”时,Sb2S3发生反应的化学方程式为___________________________________。

(3)“还原”时,被Sb还原的物质为________(填化学式)。

(4)常温下,“除铜、铅”时,Cu2+和Pb2+均沉淀完全,此时溶液中的c(S2-)不低于_____;所加Na2S也不宜过多,其原因为_________________________________。

(5)“除砷”时有H3PO3生成,该反应的化学方程式为________________________________。

(6)“电解”时,被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为________________。

【答案】SiO2 Sb2S3+3SbCl5===5SbCl3+3S SbCl5 9.04×10-24 mol·L-1 产生H2S等污染性气体(或生成Sb2S3) 2AsCl3+3Na3PO2+3HCl+3H2O===2As↓+3H3PO3+9NaCl 3∶2

【解析】

(1) SiO2不溶于盐酸;

(2)根据滤渣1有S,说明“浸出”时Sb2S3中的S元素被SbCl5氧化为S,根据流程图可知,SbCl5被还原为SbCl3;

(3)“还原”时,加入适量的Sb还原“浸出”时加入的过量SbCl5;

(4) 根据Ksp(PbS)=9.04×10-29计算Cu2+和Pb2+均沉淀完全时溶液中的c(S2-)的最小值;

(5)“除砷”时Na3PO2与AsCl3发生氧化反应反应生成As和H3PO3;

(6)“电解”时SbCl3在阳极被氧化为SbCl5、SbCl3在阴极被还原为Sb。

(1) SiO2不溶于盐酸,所以滤渣1中除了S之外,还有SiO2;

(2) “浸出”时Sb2S3中的S元素被SbCl5氧化为S,SbCl5被还原为SbCl3,反应化学方程式是Sb2S3+3SbCl5=5SbCl3+3S;

(3)“还原”时,加入适量的Sb还原“浸出”时加入的过量SbCl5,所以被Sb还原的物质为SbCl5;

(4)Pb2+完全沉淀时,c(Pb2+)≤1.0×10-5mol·L-1,Ksp(PbS)=9.04×10-29,所以溶液中的c(S2-) 9.04×10-24 mol·L-1;所加Na2S过多,会生成H2S等污染性气体。

(5)“除砷”时Na3PO2与AsCl3发生氧化反应反应生成As和H3PO3,反应化学方程式为2AsCl3+3Na3PO2+3HCl+3H2O=2As↓+3H3PO3+9NaCl;

(6)“电解”时SbCl3在阳极被氧化为SbCl5、SbCl3在阴极被还原为Sb,根据得失电子守恒,被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为3:2。

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