Question

17．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，除了做氧化剂助燃外，另一目的是增大氧气与铜阳极泥的接触面积，加快反应速率．
（2）“浸出液”的溶质成分除了TeOSO₄外，还有CuSO₄．
（3）“还原”步骤中生成Te的化学方程式为2SO₂+TeOSO₄+3H₂O=Te+3H₂SO₄．
（4）已知25℃时，亚硒酸（H₂SeO₃）的K_a1=2.5×10^-3，K_a2=2.6×10^-7，NaHSeO₃溶液的pH＜7（填“＞”、“＜”或“=”），用计算过程和文字表述其理由K_a2=2.6×10^-7，K_h=0.38×10^-7，可知K_a2＞K_h，HSeO₃^-电离程度大于水解程度，溶液呈酸性．
（5）SeO₂经过进一步处理可得粗硒．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Na₂SO₃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0.1200g粗硒样品，滴定中消耗0.2000mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液24.00mL，则粗硒样品中硒的质量分数为79%．

Answer 1

分析 以铜阳极泥（主要成分为Cu、Cu₂S、Cu₂Se、Cu₂Te等）加入焙烧，得到SeO₂、SO₂、CuO、TeO₂等，加入硫酸酸浸，浸出液中含有CuSO₄、TeOSO₄等，用电解法除去铜，通入二氧化硫，TeOSO₄与二氧化硫发生氧化还原反应生成粗碲，以此解答该题．

解答 解：（1）焙烧时通入氧气使铜阳极泥沸腾，类似于冶炼铁的沸腾炉，可增大氧气与铜阳极泥的接触面积，加快反应速率，故答案为：增大氧气与铜阳极泥的接触面积，加快反应速率；
（2）灼烧后得到CuO、TeO₂，加入硫酸，生成TeOSO₄的同时生成CuSO₄，故答案为：CuSO₄；
（3）TeOSO₄与二氧化硫发生氧化还原反应生成粗碲，方程式为2SO₂+TeOSO₄+3H₂O=Te+3H₂SO₄，
故答案为：2SO₂+TeOSO₄+3H₂O=Te+3H₂SO₄；
（4）亚硒酸（H₂SeO₃）的K_a1=2.5×10^-3，K_a2=2.6×10^-7，可知HSeO₃^-的水解常数K_h=$\frac{Kw}{{K}_{a2}}$=$\frac{1×1{0}^{-14}}{2.6×1{0}^{-7}}$=0.38×10^-7，可知K_a2＞K_h，所以NaHSeO₃溶液呈酸性，pH＜7，
故答案为：＜；K_a2=2.6×10^-7，K_h=0.38×10^-7，可知K_a2＞K_h，HSeO₃^-电离程度大于水解程度，溶液呈酸性；
（5）根据反应的方程式可知SeO₂～2I₂～4Na₂S₂O₃，消耗的n（Na₂S₂O₃）=0.2000 mol/L×0.024L=0.0048mol，
根据关系式计算样品中n（SeO₂）=0.0048mol×$\frac{1}{4}$=0.0012mol，故Se的质量为0.0012mol×79g/mol=0.0948g，
所以样品中Se的质量分数为$\frac{0.0948g}{0.1200g}$×100%=79%，
故答案为：79%．

点评 本题考查实验制备方案、氧化还原反应滴定计算、物质的分离提纯、对条件与操作的分析评价，是对学生综合能力的考查，注意题目信息的迁移运用，明确制备流程、发生反应原理为解答关键，题目难度中等．