Question

【题目】工业上以砷烟灰(主要含PbO、As2S3、In2O2、In2S3等) 为原料回收稀散金属铟(In)。铟是稀缺资源，主要应用于在透明导电涂层、荧光材料、有机合成等，铟的逆流氧化酸浸工艺流程及工艺条件如下:

砷烟灰的逆流氧化酸浸工艺条件

项目	液固比	始酸酸度(g·L-l)	终酸酸度(g·L-l)	温度(℃)	时间(h)	锰粉加入量(%)
一次浸出	3~7：1	90-120	30-80	>95	>4	3~7
二次浸出	3~7：1	150-180	120-150	>95	>4	10-15

（1） 流程中要多次进行混合物的分离，其中操作①的分离方法分别为_________，②的分离方法在实验室中使用的主要仪器为_________ 。

（2）下列有关流程说法不正确的是_________。

A.两次浸取时温度越高，浸出时间越长，工业效益越好

B.浸取时采用适宜的液固比，既可为下步萃取提供合适的酸度，又能得到较高浓度的In3+溶液

C.净化液通过萃取、反萃取、再生等过程可富集得到高浓度In3+溶液并使萃取剂循环利用

D.电解粗铟时阳极泥成分包括锌、铜、银等金属

（3）萃取净化液所用苯取剂可用H2A2表示，使In3+进入有机相，相关反应可表示为: In3++3H2A2In (HA2)3+3H+， 则反萃取所用试剂应选用_______(选 填:“ 稀硫酸”或“NaOH溶液”)

（4）砷烟灰中的As2S3不溶于稀硫酸，但加入MnO2后可溶解，并转化为AsO43-，同时产生臭鸡蛋气味气体。该反应的化学方程式为______________。

（5）电解精炼粗铟时阴极材料应选用________，随着电解的不断进行，电解液中c(In3+)会逐渐________(填:“增大”、“减小”或“不变”)。

（6）工业上常采用ITO靶材废料回收铟，其浸出液中主要含Sn4+杂质，除杂可采用加入Na2S溶液的方法。要使Sn4+沉淀完全即c(Sn4+)低于10-5mol/L，所用Na2S洛液的浓度应高于_____。[列式表达，其溶度积常数用Ksp(SnS2) 表示]

Answer 1

【答案】 过滤 分液漏斗 AD 稀硫酸 As2S3+2MnO2+4H2O+2H2SO4=2H3AsO4+2MnSO4+3H2S↑ 纯铟 减小 [ksp（SnS2）/10-5]1/2

【解析】（1）根据流程可看出操作①是将固体和液体分离的方法，故为过滤；②为反萃取操作，分离互不相溶的液体，在实验室中使用的主要仪器为分液漏斗。

A项，浸取时温度越高，浸出时间越长，浸取的越充分，但相应成本也会增加，工业效益反而会降低，所以需要合适的浸取温度和时间，故A错误；B项，浸取时借助硫酸溶剂，通过MnO2的氧化作用，使砷烟灰中的铟尽量转入溶液而得以回收，铟主要以In3+形态进入溶液，所以浸取时采用适宜的液固比，既可为下步萃取提供合适的酸度，又能得到较高浓度的In3+溶液，故B正确；C项，根据流程可得，净化液通过萃取、反萃取、再生过程得到富铟液，使有机相(萃取剂)与水相分离，有机相(萃取剂)可循环利用，故C正确；D项，铜、银还原性较弱，电解时不溶解，将进入阳极泥，锌的还原性较强，电解时将与铟一同进入电解质溶液，故D错误。

（3）根据平衡移动原理，反萃取时In3++3H2A2In(HA2)3+3H+平衡逆向移动，则反萃取所用试剂应选用稀硫酸。

（4）由题意，MnO2在稀硫酸存在时将As2S3中+3价As氧化为+5价，+4价Mn被还原为+2价，同时产生的臭鸡蛋气味气体为H2S，根据得失电子守恒和原子守恒，该反应的化学方程式为：As2S3+2MnO2+4H2O+2H2SO4=2H3AsO4+2MnSO4+3H2S↑。

（5）电解精炼粗铟时，粗铟作阳极，发生氧化反应生成In3+，In3+在阴极发生还原反应生成In，所以纯铟作阴极，粗铟中的杂质锌也会失电子变为Zn2+，根据得失电子守恒，随着电解的不断进行，电解液中c(In3+)会逐渐减小。

（6）要使Sn4+沉淀完全即c(Sn4+)低于10-5mol/L，根据Ksp(SnS2)= c(Sn4+)×c2(S2-)得，c(S2-)=[Ksp(SnS2)/c(Sn4+)]1/2>[Ksp(SnS2)/10-5]1/2。