Question

【題目】硒是典型的半導體材料，在光照射下導電性可提高近千倍。下圖是從某工廠的硒化銀半導體廢料(含Ag2Se、Cu單質)中提取硒、銀的工藝流程圖：

回答下列問題：

（1）為提高反應①的浸出速率，可采用的措施為____（答出兩條)。

（2）已知反應③生成一種可參與大氣循環的氣體單質，寫出該反應的離子方程式____。

（3）反應②為Ag2SO4(s)+2Cl-(aq)=2AgCl(s)+SO42-(aq)；常溫下的Ag2SO4、AgCl的飽和溶液中陽離子和陰離子濃度關系如圖所示。則Ag2SO4(s)+2Cl-(aq)=2AgCl(s)+SO42-(aq)的化學平衡常數的數量級為____。

（4）寫出反應④的化學方程式____。

（5）室溫下，H2SeO3水溶液中H2SeO3、HSeO3-、SeO32-的摩爾分數隨pH的變化如圖所示，則室溫下H2SeO3的Ka2=___。

（6）工業上粗銀電解精煉時，電解液的pH為1.5~2，電流強度為5~10A，若電解液pH太小，電解精煉過程中在陰極除了銀離子放電，還會發生____(寫電極反應式)，若用10A的電流電解60min后，得到32.4gAg，則該電解池的電解效率為____%。(保留小數點后一位。通過一定電量時陰極上實際沉積的金屬質量與通過相同電量時理論上應沉積的金屬質量之比叫電解效率。法拉第常數為96500C·mol-1)

Answer 1

【答案】加熱、增大硫酸的濃度、粉碎固體廢料、攪拌等任答兩條 4AgCl+N2H4·H2O+4OH-4Ag+4Cl-+N2↑+5H2O(或4AgCl+N2H4+4OH-4Ag+4Cl-+N2↑+4H2O) 1014 H2SeO3+ 2SO2 +H2O ==2H2SO4+Se或H2SeO3+2H2SO3==2H2SO4+Se+H2O 10-7.3或5.0×10-8 2H++2e-H2↑ 80.4

【解析】

硒化銀半導體廢料（含Ag2Se、Cu單質），加入硫酸、通入氧氣，可生成硫酸銅、硫酸銀和SeO2，SeO2和水反應生成H2SeO3，通入二氧化硫，被還原成Se，蒸硒渣加入氯化鈉溶液生成AgCl，過濾加入N2H4·H2O和氫氧化鈉溶液，發生氧化還原反應生成Ag，電解精煉，可得到純銀。

（1）為提高反應①的浸出速率，可采用加熱、增大硫酸的濃度、粉碎固體廢料、攪拌等措施，任答兩條；

（2）已知反應③生成一種可參與大氣循環的氣體單質，應生成氮氣，反應的離子方程式為4AgCl+N2H4·H2O+4OH－═4Ag+4Cl－+N2↑+5H2O；（或4AgCl+N2H4+4OH－═4Ag+4Cl－+N2↑+4H2O）；

（3）由圖象可知Ksp（Ag2SO4）=10-5，Ksp（AgCl）=10-9.75，Ag2SO4（s）+2Cl－（aq）═2AgCl（s）+SO42－（aq）的化學平衡常數K=c(SO42－)/c2(Cl－)=Ksp(Ag2SO4)/[Ksp(AgCl)]2=10-5/(10-9.75)2=1014.5，則化學平衡常數的數量級為1014；

（4）反應④的化學方程式為H2SeO3+2SO2+H2O ═2H2SO4+Se或H2SeO3+2H2SO3═2H2SO4+Se+H2O；

（5）由圖象可知H2SeO3的Ka2=c(H＋)c(SeO32－)/c(HSO3－)=10-7.3或5.0×10-8；

（6）若電解液pH太小，則氫離子濃度較大，電解精煉過程中在陰極除了銀離子放電，還會發生2H＋+2e－═H2↑，用10A的電流電解60min，則電子的物質的量為10×60×60/96500mol=0.373mol，理論可得到0.373molAg，而得到32.4gAg，物質的量為32.4g/108g·mol－1=0.3mol，則該電解池的電解效率為0.3/0.373×100%=80.4%。