Question

【題目】銻(Sb)廣泛用于生產(chǎn)各種阻燃劑、陶瓷、半導(dǎo)體元件、醫(yī)藥及化工等領(lǐng)域。以輝銻礦(主要成分為的Sb2S3，還含有As2S5、PbS、CuO和SiO2等)為原料制備金屬銻，其一種工藝流程如下：

已知：I．浸出液主要含鹽酸和SbC13，還含SbC15、CuC12、AsC13和PbC12等雜質(zhì)。

II．25℃時(shí)，Ksp(CuS)=1.0×10-36，Ksp(PbS)=9.0×10-29。

回答下列問題：

(1)“酸浸”過程中SbC15和Sb2S3發(fā)生反應(yīng)有一種單質(zhì)和還原產(chǎn)物SbC13生成，則濾渣I的成分是_______________(填化學(xué)式)。

(2)寫出“還原”反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________。

(3)已知浸出液中c(Cu2+)=0.0lmol·L-1、c(Pb2+)=0.10mol·L-1。在沉淀銅、鉛過程中，緩慢滴加極稀的硫化鈉溶液，先產(chǎn)生的沉淀是_____________(填化學(xué)式)；當(dāng)CuS、PbS共沉?xí)r，=_________。

(4)在“除砷”過程中，氧化產(chǎn)物為H3PO4，則該反應(yīng)中氧化劑、還原劑的物質(zhì)的量之比為__________________。

(5)在“電解”過程中，以惰性材料為電極，陽極的電極反應(yīng)式為___________________，繼而發(fā)生反應(yīng)_________________(寫出離子方程式)以實(shí)現(xiàn)溶液中Sb元素的循環(huán)使用。“電解”中單位時(shí)間內(nèi)銻的產(chǎn)率與電壓大小關(guān)系如圖所示。當(dāng)電壓超過U0V時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)率降低的原因可能是________________。

Answer 1

【答案】S、SiO2 3SbCl5+2Sb=5SbCl3 CuS 9.0×107 4:3 2Cl--2e-=Cl2 Sb3+-2e-=Sb5+ H+參與了電極反應(yīng)

【解析】

由工藝流程可知，輝銻礦粉經(jīng)鹽酸、五氯化銻溶液浸取后，過濾，向浸出液中加入適量的銻粉把過量的五氯化銻還原，然后再加入適量的硫化鈉把溶液中的銅離子和鉛離子沉淀，過濾，再向?yàn)V液中加入NaH2PO2除砷，得到三氯化銻溶液，電解該溶液得到銻和五氯化銻，五氯化銻循環(huán)利用。

(1)根據(jù)浸出液成分可知，“酸浸”過程中SbC15和Sb2S3反應(yīng)有S和SbC13生成，則濾渣I的成分是S、SiO2。

(2)“還原”過程中Sb將SbCl5還原為SbCl3，反應(yīng)的化學(xué)方程式3SbCl5+2Sb=5SbCl3。

(3)浸出液中c(Cu2+)=0.01 mol·L-1、c(Pb2+)=0.10 mol·L-1，常溫下，Ksp(CuS)=1.0×10-36，銅離子開始沉淀需要的硫離子濃度為1.010-34mol/L；Ksp(PbS)=9.0×10-29，鉛離子開始沉淀需要的硫離子濃度為9.010-28mol/L；故在沉淀銅、鉛過程中，緩慢滴加極稀的硫化鈉溶液，先產(chǎn)生的沉淀是CuS；當(dāng)CuS、PbS共沉?xí)r，。

(4) 在“除砷”過程中，NaH2PO2是還原劑，其氧化產(chǎn)物為H3PO4，P的化合價(jià)由+1升高到+5，而As的化合價(jià)由+3降到0，根據(jù)得失電子守恒，該反應(yīng)中氧化劑、還原劑的物質(zhì)的量之比4:3。。

(5) 在“電解”過程中，以惰性材料為電極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2，繼而發(fā)生反應(yīng)Sb3+-2e-=Sb5+；由“電解”中銻的產(chǎn)率與電壓大小關(guān)系示意圖可知，當(dāng)電壓超過U0V時(shí)，銻的產(chǎn)率降低，其原因可能是H＋參與了電極反應(yīng)。