Question

14．我國銻的蘊藏量占世界第一位．某課題組電解三氯化銻水溶液，利用陽極生成的五氯化銻作為浸出劑，對輝銻礦（Sb₂S₃）進(jìn)行酸性浸出；從而實現(xiàn)浸出-電解的閉路循環(huán)，解決了傳統(tǒng)煉銻過程中“工業(yè)三廢”排放量大的問題．流程如圖：
（1）①已知銻最外層有5個電子，銻元素是其所在周期的最后一種金屬元素．寫出銻元素在周期表中的位置第五周期第VA族．
②為配制三氯化銻溶液，取三氯化銻固體少許加2～3mL水溶解，此時卻會產(chǎn)生白色沉淀，指出應(yīng)該如何配制三氯化銻溶液取需要量的三氯化銻固體溶解在較濃的鹽酸里，加水稀釋到所要的濃度或取需要量的三氯化銻固體溶解并加入少量的鹽酸．
③“工業(yè)三廢”指的是廢氣、廢水（廢液）、廢渣．
（2）①電解過程中陽極主要是Sb³⁺被氧化成Sb⁵⁺．請寫出陰極的電極反應(yīng)式Sb³⁺+3e^-=Sb．
②根據(jù)流程圖寫出“浸出”步驟發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Sb₂S₃+3SbCl₅=5SbCl₃+3S．
③已知浸出液中除Sb³⁺外，還有Cu²⁺、Pb²⁺等重金屬離子，其中c（Cu²⁺）=1.6×10^-3mol•L^-1，向浸出液中加入硫化鈉至溶液中的Cu²⁺剛好沉淀完全，則c（S^2-）=8×10^-40．（已知K_sp（CuS）=8×10^-45  K_sp（PbS）=3.4×10^-28）
④還原除砷的原理是：以次磷酸鈉（Na₃PO₂）做還原劑，保持微沸溫度，使AsCl₃被還原為棕色單質(zhì)砷沉淀，請配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式：
2AsCl₃+3Na₃PO₂+3HCl+3H₂O=2As↓+3H₃PO₃+9NaCl．

Answer 1

分析 （1）①銻元素屬于第五周期第ⅤA族；
②根據(jù)三氯化銻為強酸弱堿鹽易水解分析解答；
③工業(yè)三廢包括廢氣、廢水（廢液）、廢渣；
（2）①從流程圖中可以看出陽極產(chǎn)物為SbCl₅，而電解完成后產(chǎn)生金屬銻，應(yīng)為Sb³⁺離子在陰極得電子生成；
②根據(jù)流程圖看出“浸出”步驟輝銻礦與陽極產(chǎn)物SbCl₅反應(yīng)產(chǎn)生不溶物，SbCl₅具有氧化性，Sb₂S₃具有還原性，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在浸出液中含有硫單質(zhì)，所以氧化產(chǎn)物中有硫；
③Cu²⁺剛好完全沉淀時c（Cu²⁺）=1×10^-5，根據(jù)K_sp（CuS）=c（Cu²⁺）×c（S^2-）=8×10^-45計算出c（S^2-）；
④該反應(yīng)中AsCl₃為氧化劑，被還原為As單質(zhì)；Na₃PO₂為還原劑，被氧化為H₃PO₃；HCl顯酸性，提供酸性環(huán)境，根據(jù)得失電子守恒配平．

解答 解：（1）①銻元素屬于氮族元素，根據(jù)元素的質(zhì)子數(shù)可知電子數(shù)為51，核外各電子層電子數(shù)為2、8、18、18、5，位于周期表中第五周期第ⅤA族；
故答案為：第五周期第VA族；
②三氯化銻為強酸弱堿鹽易水解呈酸性，所以加酸，因其為鹽酸鹽，所以需加鹽酸抑制水解，所以配制三氯化銻溶液：取需要量的三氯化銻固體溶解在較濃的鹽酸里，加水稀釋到所要的濃度或取需要量的三氯化銻固體溶解并加入少量的鹽酸，
故答案為：取需要量的三氯化銻固體溶解在較濃的鹽酸里，加水稀釋到所要的濃度或取需要量的三氯化銻固體溶解并加入少量的鹽酸；
③工業(yè)三廢包括廢氣、廢水（廢液）、廢渣，故答案為：廢氣、廢水（廢液）、廢渣；
（2）①從流程圖中可以看出陽極產(chǎn)物為SbCl₅，而電解完成后產(chǎn)生金屬銻，故陰極反應(yīng)式為Sb³⁺+3e^-=Sb，故答案為：Sb³⁺+3e^-=Sb；
②在浸出步驟中具有氧化性的SbCl₅和具有還原性的Sb₂S₃發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成不溶性的S單質(zhì)和SbCl₃，故反應(yīng)方程式為Sb₂S₃+3SbCl₅=5SbCl₃+3S；
故答案為：Sb₂S₃+3SbCl₅=5SbCl₃+3S；
③Cu²⁺剛好完全沉淀時c（Cu²⁺）=1×10^-5，由K_sp（CuS）=c（Cu²⁺）×c（S^2-），知c（Cu²⁺）=$\frac{{K}_{SP}（CuS）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{8×1{0}^{-45}}{1×1{0}^{-5}}$=8×10^-40，故答案為：8×10^-40；
④次磷酸鈉（Na₃PO₂）做還原劑，被氧化為H₃PO₃，P元素由+1價變?yōu)?3價，價態(tài)升高2；AsCl₃被還原為As單質(zhì)，As元素由+3價變?yōu)?價，價態(tài)降低3，所以AsCl₃和Na₃PO₂系數(shù)為2：3，根據(jù)元素守恒配平化學(xué)反應(yīng)方程式為2AsCl₃+3Na₃PO₂+3HCl+3H₂O=2As↓+3H₃PO₃+9NaCl，
故答案為：2；3；3HCl；3；2；3；9．

點評 本題考查了元素在周期表中位置、鹽類水解和電解池的工作原理及應(yīng)用，物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作應(yīng)用等內(nèi)容，看準(zhǔn)流程圖是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．