Question

【題目】鉍及其化合物廣泛應用于電子、醫藥等領域。由輝鉍礦（主要成分為，含雜質、等）制備的工藝如下（已知水解能力：）

回答下列問題：

(1)為了提高浸出率，可采取的措施有_______________。（任寫一條）

(2)“浸出”時與溶液反應的化學方程式為__________________________，鹽酸的作用_________________________________________。

(3)“母液2”中主要溶質的化學式為________。

(4)“粗鉍”中含有的主要雜質是Pb，可通過電解精煉除雜。電解質為熔融、KC1，電解后精鉍留在粗鉍電極下方電解槽底部。電解時，粗鉍與電源_____（填“正”或“負”）極相連。陰極的電極反應為__________________________，鉛元素的金屬性比鉍元素______。（填“強”“弱”或“不能確定”）。

(5)堿式硝酸鉍直接灼燒也能得到，上述工藝中轉化為堿式碳酸鉍再灼燒的優點是_________。

(6)常溫下，向濃度均為的、的混合溶液中滴加溶液，先生成__________沉淀，通過計算說明______________________________。[已知：Ksp(PbS) = 3.0×10-28，Ksp(Bi2S3) = 1.0×10-20]

Answer 1

【答案】將礦石粉粹、攪拌、適當增大氯化鐵溶液的濃度、適當升高溫度等 Bi2S3+6FeCl3=2BiCl3+6FeCl2+3S 抑制Bi3+水解，提高Bi的產率 NH4NO3 正 Pb2++2e-=Pb 強 沒有氮氧化物等污染性氣體產生 PbS Pb2+開始沉淀時，c(S2-)==3.010-27mol/L；Ksp(Bi2S3)=0.12×c3(S2-)=1.0×10-20，則Bi3+開始沉淀的c(S2-)=10-6mol/L，所以PbS先沉淀。

【解析】

(1)為了提高浸出率，采取的措施可從增大接觸面積、升高溫度、增大濃度等方面考慮。

(2)“浸出”時與溶液反應，從產物有S考慮，反應為氧化還原反應，Fe3+應表現出氧化性，加入鹽酸，其作用應從Bi3+水解分析。

(3)堿式硝酸鉍中加入碳酸銨，轉化為堿式碳酸鉍，由此可得出“母液2”中主要溶質。

(4)電解時，鉛應失電子，粗鉍與電源正極相連。從電解液考慮，陰極應為Pb2+得電子生成Pb，從而得出鉛元素的金屬性比與鉍元素的關系。

(5)上述工藝中轉化為堿式碳酸鉍再灼燒的優點應從產物對環境的影響進行分析。

(6)利用兩種物質的溶度積常數進行計算，求出所需S2-的最低濃度，通過比較確定先生成沉淀的物質。

(1)為了提高浸出率，可采取的措施有將礦石粉粹、攪拌、適當增大氯化鐵溶液的濃度、適當升高溫度等。答案為：將礦石粉粹、攪拌、適當增大氯化鐵溶液的濃度、適當升高溫度等；

(2)“浸出”時與溶液反應，生成Bi3+、Fe2+和S，化學方程式為Bi2S3+6FeCl3=2BiCl3+6FeCl2+3S，鹽酸的作用抑制Bi3+水解，提高Bi的產率。答案為：Bi2S3+6FeCl3=2BiCl3+6FeCl2+3S；抑制Bi3+水解，提高Bi的產率；

(3)“母液2”中主要溶質應為NO3-與NH4+結合成的物質，其化學式為NH4NO3。答案為：NH4NO3；

(4)電解后精鉍留在粗鉍電極下方電解槽底部，則Pb應轉化為離子進入溶液。從而得出電解時，粗鉍與電源正極相連。陰極的電極反應為Pb2++2e-=Pb，鉛元素先失電子，則其金屬性比鉍元素強。答案為：正；Pb2++2e-=Pb；強；

(5)堿式硝酸鉍直接灼燒也能得到，上述工藝中轉化為堿式碳酸鉍再灼燒的優點是沒有氮氧化物等污染性氣體產生。答案為：沒有氮氧化物等污染性氣體產生；

(6)Pb2+開始沉淀時，c(S2-)==3.010-27mol/L，Ksp(Bi2S3) =0.12×c3(S2-)=1.0×10-20，則Bi3+開始沉淀的c(S2-)=10-6mol/L，所以PbS先沉淀。答案為：PbS；Pb2+開始沉淀時，c(S2-)==3.010-27mol/L，Ksp(Bi2S3) =0.12×c3(S2-)=1.0×10-20，則Bi3+開始沉淀的c(S2-)=10-6mol/L，所以PbS先沉淀。