Question

【題目】隨著人們對硒的性質深入認識及產品硒的純度提高，硒的應用范圍越來越廣。某科學小組以硫鐵礦生產硫酸過程中產生的含硒物料(主要含S、Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2等)提取硒，設計流程如下：

回答下列問題：

(1)“脫硫”時，測得脫硫率隨溫度的變化如圖。隨著溫度的升高，脫硫率呈上升趨勢，其原因是______。最佳溫度是________。

(2)“氧化酸浸”中，Se轉化成H2SeO3，該反應的離子方程式為________。

(3)采用硫脲[(NH2)2CS]聯合亞硫酸鈉進行“控電位還原”，將電位高的物質先還原，電位低的物質保留在溶液中，以達到硒與雜質金屬的分離。下表是“氧化酸浸”液中主要粒子的電位。

①控制電位在0.740～1.511V范圍內，在氧化酸浸液中添加硫脲，可選擇性還原ClO2。該過程的還原反應(半反應)式為___________。

②為使硒和雜質金屬分離，用亞硫酸鈉還原時的最低電位應控制在_____V。

(4)粗硒的精制過程：Na2SO3浸出[Se轉化成硒代硫酸鈉(Na2SeSO3)]→Na2S凈化→H2SO4酸化等步驟。

①凈化后的溶液中c(Na2S)達到0.026 mol·L－1，此時溶液中的c(Cu2+)的最大值為________，精硒中基本不含銅。[Ksp(CuS)=1.3×10－36]

②硒代硫酸鈉酸化生成硒的化學方程式為____________。

(5)對精硒成分進行熒光分析發現，精硒中鐵含量為32 μg·g－1，則精硒中鐵的質量分數為___________，與粗硒中鐵含量為0.89%相比，鐵含量明顯降低。

Answer 1

【答案】溫度升高，單質硫在煤油中的溶解度增加 95℃ 4ClO3－+ 4H+ + Se = 4ClO 2↑+ H2O + H2SeO3 ClO2 + 4H+ + 5e- = Cl－ + 2H2O 0.345 5.0×10－35 mol·L－1 Na2SeSO3 + H2SO4 = Na2SO4 + Se↓+ SO2↑+ H2O 3.2×10－3 %

【解析】

硒酸泥（主要含S、Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2等）加入熱煤油萃取硫，固體加入稀硫酸、氯酸鈉進行氧化，過濾，濾渣中含有氫氧化鐵、二氧化硅，氧化浸出液含有H2SeO3，控制電位還原，發生氧化還原反應可生成Se。

(1)“脫硫”時，脫硫率隨著溫度的升高，脫硫率呈上升趨勢，其原因是溫度升高，單質硫在煤油中的溶解度增加。最佳溫度是95℃。

(2)“氧化酸浸”中，固體加入稀硫酸、氯酸鈉進行氧化，Se轉化成H2SeO3，ClO3－還原成ClO 2，該反應的離子方程式為4ClO3－+ 4H+ + Se = 4ClO 2↑+ H2O + H2SeO3 。

(3)①控制電位在0.740～1.511V范圍內，在氧化酸浸液中添加硫脲，可選擇性還原ClO2，ClO2得電子還原成Cl-，該過程的還原反應(半反應)式為ClO2 + 4H+ + 5e- = Cl－ + 2H2O。

②為使硒和雜質金屬分離，確保Cu2+、Zn2+、Fe2+不被還原，用亞硫酸鈉還原時的最低電位應控制在0.345V。

(4)粗硒的精制過程：Na2SO3浸出[Se轉化成硒代硫酸鈉(Na2SeSO3)]→Na2S凈化→H2SO4酸化等步驟。

①凈化后的溶液中c(Na2S)達到0.026 mol·L－1，此時溶液中的c(Cu2+)的最大值為c(Cu2+)= ==5.0×10－35 mol·L－1 ，精硒中基本不含銅。

②硒代硫酸鈉酸化生成硒、二氧化硫和水，化學方程式為Na2SeSO3 + H2SO4 = Na2SO4 + Se↓+ SO2↑+ H2O 。

(5)精硒中鐵含量為32 μg·g－1，則精硒中鐵的質量分數== 3.2×10－3 %，與粗硒中鐵含量為0.89%相比，鐵含量明顯降低。