Question

【题目】氯氧化铋在汽车装饰，电子设备等生活方面有广泛的应用。利用铜转炉烟尘(主要为含铋的化合物，另外还含Cu、Pb、Bi的硫酸盐及CuS、Fe2O3)可生产氯氧化铋，其工艺流程如下：

(1)提高“酸浸”反应速率的措施有适当增加硫酸的浓度和_____________。

(2) “浸渣1”中除铋的化合物外，还有的物质是_______________(填化学式)

(3) “浸液1”中加入过量锌粉，作用是____________________；反应完毕后，过滤，从滤液中得到ZnSO4·7H2O晶体的操作有________、________、过滤、洗涤、干燥。

(4)“浸铜”时，有单质硫生成，写出生成硫的离子方程式________________________

(5)“浸铋”时，在室温和液固比(盐酸、NaCl溶液组成的混合溶液的质量与“浸渣2”的质量的比值)固定的条件下，c(HCl)=1 mol·L-1时，铋的浸出率和Cl-浓度的关系如下图所示，其中NaCl的作用是_________，若升高温度，铋的浸出率反而下降，其可能的原因是__________________________________。

(6)“沉铋”时需要控制溶液的pH=3.0，此时BiCl3发生反应的化学方程式为___________

Answer 1

【答案】适当升高温度(或其他合理答案) CuS、PbSO4 确保Fe、Cu元素被完全除尽 加热浓缩 冷却结晶 CuS+4H++ MnO2 = Mn2++ Cu2++S↓+2H2O 提供较高浓度的Cl- 盐酸中HCl的挥发 BiCl3+ Na2CO3= BiOCl ↓+ 2NaCl+ CO2↑

【解析】

(1)提高“酸浸”反应速率的措施有适当增加硫酸的浓度和适当升高温度、搅拌等。

(2) PbSO4为白色沉淀，不与硫酸反应，CuS为黑色不溶于稀硫酸的固体；据以上分析解答。

(3) “浸液1”中含有锌离子、铁离子、铜离子，加入过量锌粉，锌能够与铁离子、铜离子反应生成铁和铜，据此进行分析；

(4) MnO2在酸性环境下具有氧化性，能够把硫离子氧化为单质硫，本身被还原为Mn2+，据此写出该反应方程式；

(5)根据图像变化规律可知，溶液中氯离子浓度增大，铋的浸出率就升高，反之，铋的浸出率下降；据此进行分析；

（6）BiCl3和Na2CO3反应生成BiOCl 沉淀和二氧化碳气体，据此写出反应的化学方程式。

(1)提高“酸浸”反应速率的措施有适当增加硫酸的浓度和适当升高温度(或其他合理答案)；

综上所述，本题答案是：适当升高温度(或其他合理答案) 。

(2) PbSO4不溶于硫酸的固体，CuS不溶于稀硫酸的固体；因此从流程可以看出，样品经过酸浸后，“浸渣1”中除铋的化合物外，还有的物质是CuS、PbSO4；

综上所述，本题答案是：CuS、PbSO4；

(3) “浸液1”中含有锌离子、铁离子、铜离子，加入过量锌粉，锌能够与铁离子、铜离子反应生成铁和铜，确保Fe、Cu元素被完全除尽；反应完毕后，过滤，从滤液中得到ZnSO4·7H2O晶体的操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

综上所述，本题答案是：确保Fe、Cu元素被完全除尽；加热浓缩、冷却结晶；

(4) MnO2在酸性环境下具有氧化性，能够把硫离子氧化为单质硫，本身被还原为Mn2+，离子方程式为：CuS+4H++ MnO2 = Mn2++ Cu2++S↓+2H2O；

综上所述，本题答案是：CuS+4H++ MnO2 = Mn2++ Cu2++S↓+2H2O。

(5)根据图像变化规律可知，溶液中氯离子浓度增大，铋的浸出率就升高，因此NaCl的作用是提供较高浓度的Cl-，有利于铋的浸出；若升高温度，盐酸中HCl的挥发，反应物浓度降低，铋的浸出率反而下降；

综上所述，本题答案是：提供较高浓度的Cl-，盐酸中HCl的挥发。

(6) “沉铋”时需要控制溶液的pH=3.0，溶液呈酸性，BiCl3和Na2CO3反应生成BiOCl 沉淀和二氧化碳气体，反应的化学方程式为：BiCl3+ Na2CO3= BiOCl ↓+ 2NaCl+ CO2↑；

综上所述，本题答案是：BiCl3+Na2CO3= BiOCl↓+ 2NaCl+CO2↑。