题目内容

【题目】硒(Se)和碲(Te)有许多优良性能,被广泛用于冶金、化工、医药卫生等领域。工业上以铜阳极泥(含有Cu、Cu2S、Cu2Se、Cu2Te等)为原料制备硒和碲的一种生产工艺如下图所示:

已知:“酸浸”过程中TeO2与硫酸反应生成TeOSO4。

(1)焙烧时通入氧气使铜阳极泥沸腾,目的是________________。

(2)SeO2与SO2的混合烟气可用水吸收制得单质Se,该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为_____________。已知25℃时,亚硒酸(H2SeO3)的Ka1=2.5×10-3,Ka2=2.6×10-7,NaHSeO3溶液的pH________7(填“>”、“<”或“=”),理由是____________________。

(3)“浸出液”的溶质成分除了TeOSO4外,还有_______________。上述整个流程中可以循环使用的物质是___________________。

(4)“还原”步骤中生成Te的化学方程式为_______________________;Te也可以通过碱性环境下电解Na2TeO3溶液获得,其阴极的电极反应式为___________________。

(5)粗硒中硒的含量可用如下方法测定:

①Se+2H2SO4(浓)=2SO2↑+SeO2+2H2O;

②SeO2+4KI+4HNO3=Se+2I2+4KNO3+2H2O;

③I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI

通过用Na2S2O3标准溶液滴定反应②中生成的I2来计算硒的含量。实验中准确称量0.1200 g粗硒样品,滴定中消耗0.2000 mol·L-1Na2S2O3溶液24.00 mL,则粗硒样品中硒的质量分数为_______________。

【答案】 增大氧气与铜阳极泥的接触面积,加快反应速率 2:1 < HSeO3-的水解常数,由于Ka1<Ka2,故NaHSeO3溶液的pH<7 CuSO4 H2SO4 2SO2+TeOSO4+3H2O=Te+3H2SO4 TeO32-+3H2O+4e-=Te+6OH- 79%

【解析】试题分析:(1)阳极泥沸腾时与氧气接触面积加大。

(2)SeO2与SO2的混合烟气可用水吸收制得单质Se,Se化合价降低,所以SO2中硫元素升高生成硫酸,根据电子守恒判断氧化产物与还原产物的物质的量之比。根据HSeO3-的水解常数和电离平衡常数大小比较判断NaHSeO3溶液的pH。

(3)根据元素守恒分析“浸出液”的溶质成分。

(4) “还原”步骤中SO2与TeOSO4生成Te;Na2TeO3生成Te发生还原反应,阴极TeO32-得电子生成Te。

(5)根据氧化还原反应关系式计算硒的质量分数。

解析:(1) 阳极泥沸腾时与氧气接触面积加大,目的是加快反应速率。

(2)SeO2与SO2的混合烟气可用水吸收制得单质Se,方程式为SeO2+2SO2+2H2O=Se+2H2SO4;氧化产物是H2SO4、还原产物是Se,氧化产物与还原产物的物质的量之比为2:1。HSeO3-的水解常数,HSeO3-的电离平衡常数2.6×10-7,电离大于水解,所以NaHSeO3溶液的pH<7。

(3) 根据元素守恒“浸出液”的溶质成分除了TeOSO4外,还有CuSO4。整个流程中可以循环使用的物质是H2SO4。

(4) “还原”步骤中SO2与TeOSO4生成Te的方程式为2SO2+TeOSO4+3H2O=Te+3H2SO4;Na2TeO3生成Te发生还原反应,阴极TeO32-得电子生成Te,阴极反应式为TeO32-+3H2O+4e-=Te+6OH- 。

(5)设Se的质量为xg,根据关系式

X=0.0948g

则粗硒样品中硒的质量分数为79% 。

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