Question

【题目】氯氧化铋(BiOCl)常用于电子设备等领域，BiOCl难溶于水，它是BiCl3的水解产物。以铋的废料(主要含铋的化合物，含少量铜、铅、锌的硫酸盐及Cu2S和Fe2O3等)为原料生产高纯度BiOCl的工艺流程如下：

请回答下列问题：

(1)在浸液1中加入过量的锌，过滤，将滤液蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥得结晶水合物M，M的摩尔质量为287 g·mol-1，M为 ___(填化学式)。

(2)已知：浸液2呈蓝色，浸渣2含有少量硫单质。“浸铜”中MnO2的作用是____(用离子方程式表示)。

(3)“浸铋”中，铋的浸出率与温度关系如图所示：

在高于40℃左右时“铋浸出率”开始下降，其主要因素可能是____(从两个角度分析)。

(4)在室温和液固比固定的条件下，c(HCl)=1.0mol·L-1时，铋的浸出率与溶液中c(Cl-)的关系如图所示。“浸铋”操作中，加入NaCl的目的是____。

(5)浸液3中主要溶质是BiCl3，“沉铋”过程中，有气体放出。“沉铋”的主要化学反应的方程式为____。从绿色化学角度看，浸液4可以用于____(填“酸浸”、“浸铜”或“浸铋”)。

(6)测定产品的纯度：取mg充分洗涤并干燥后的产品，溶于稍过量的浓硝酸中，加水稀释到100.0mL，取20.0mL于烧杯中，用cmol·L-1的AgNO3标准溶液滴定至终点(用Na2CrO4，作指示剂)，消耗AgNO3标准溶液VmL，则产品中BiOCl的质量分数为____%(用含m、c、V的代数式表示)。

Answer 1

【答案】ZnSO4·7H2O Cu2S+2MnO2+8H+=2Cu2++S+2Mn2++4H2O HCl的挥发加快、Bi3+水解程度增大 增大浸出液中c(Cl-)提高铋浸出率 BiCl3 + Na2CO3=BiOCl↓+ 2NaCl + CO2↑ 浸铋

【解析】

铋废料加入稀硫酸酸浸，浸液1中主要含Cu2+、Zn2+、Fe3+等，浸渣1中则主要含有铋的化合物、Cu2S和PbSO4；向浸渣1中加入稀硫酸和MnO2，根据题目信息可知亚铜离子被氧化得到Cu2+，S2-被氧化得到S单质，所以浸渣2中主要含有含铋化合物、S和PbSO4；向浸渣2中加入盐酸和NaCl溶液可以浸出Bi3+，酸性溶液中铋元素主要以Bi3+形式存在，所以浸液3中主要含有Bi3+，浸渣3主要为S和PbSO4；浸液3中加入Na2CO3溶液，溶液碱性增强，Bi3+水解以BiO+离子形式存在，BiO+与Cl-形成BiOCl从溶液中析出，最终得到BiOCl，据此分析解答。

(1)浸液1中主要阳离子为Cu2+、Zn2+、Fe3+等，加入过量锌，Cu2+、Fe3+完全反应，得到纯净的硫酸锌溶液，所以最终得到的结晶水合物为ZnSO4·xH2O，其摩尔质量为287 g·mol-1，则x=，所以M为ZnSO4·7H2O；

(2)浸液2为蓝色，说明有铜离子生成，即Cu+被MnO2氧化，浸渣2含有少量硫单质，即硫离子被氧化成硫单质，结合电子守恒和元素守恒可知该过程离子方程式为Cu2S+2MnO2+8H+=2Cu2++S+2Mn2++4H2O；

(3)温度升高HCl 的挥发加快、Bi3+水解程度增大，导致高于40℃左右时“铋浸出率”开始下降；

(4)据图可知氯离子浓度越大，铋的浸出率增大，加入氯化钠可以增大浸出液中c(Cl-)，提高铋浸出率；

(5)BiCl3的水解使溶液显酸性，碳酸钠水解使溶液显碱性，二者相互促进，最后彻底水解，所以得到的气体应为二氧化碳，发生的反应方程式为：BiCl3 + Na2CO3= BiOCl↓+ 2NaCl + CO2↑；根据方程式可知浸液4中含有大量NaCl，可用于浸铋；

(6)该滴定原理为利用硝酸银标准液滴定BiOCl中氯离子的量，存在数量关系n(BiOCl)=n(AgNO3)；所以20.0mL待测液中n(BiOCl)=Vc×10-3mol，则样品中n(BiOCl)=×Vc×10-3mol=5Vc×10-3mol，所以产品中BiOCl的质量分数为。