Question

【题目】铋及其化合物在工业生产中用途广泛，某研究小组用浮选过的辉铋矿（主要成分是Bi2S3，还含少量SiO2等杂质）制备NaBiO3，其流程如下：

已知：水解能力：Bi3+＞Fe3+。

回答下列问题：

(1)“浸取”时，为了提高浸取速率，可采取的措施有______________（任写一条）；过滤1的滤渣的主要成分有__________（填化学式）。

(2)浸取时加入过量浓盐酸的目的是________________________________；“母液”中通入气体X后可循环利用，气体X为______________（填名称）。

(3)写出焙烧时生成铋酸钠的化学方程式_______________________________，当消耗标准状况下4.48 L O2时，转移电子的数目是__________。

(4)25℃时，向浓度均为0.04 mol·L－1的Cu2＋、Pb2＋、Bi3＋的混合溶液中滴加(NH4)2S溶液（设溶液体积增加1倍），当Pb2+恰好沉淀完全时，所得溶液中c(Cu2+)∶c(Bi3+)＝______。[已知：Ksp(CuS)＝6.0×10－36、Ksp(PbS)＝3.0×10－28、Ksp(Bi2S3)＝1.6×10－20]

(5)用双硫腙(H2Dz，二元弱酸）～CC14络合萃取法可从工业废水中提取金属离子：H2Dz先将金属离子络合成电中性的物质[如Cu(HDz)2等]，再用CCl4萃取此络合物。下图是用上述方法处理含有Hg2+、Bi3+、Zn2+的废水时的酸度曲线（E%表示金属离子以络合物形式被萃取分离的百分率）。

①当调节pH＝2.5时，铋（Bi）的存在形式有________________________。

②向萃取后的CCl4中加入NaOH溶液可将铋元素以氢氧化物的形式沉淀下来，相应的离子方程式为____________________________________。

Answer 1

【答案】粉碎矿石、适当提高浸取时温度、适当提高溶液浓度、搅拌等 S、SiO2 防止 FeCl3及 BiCl3水解生成不溶性沉淀，提高原料的浸出率 氯气 2Bi＋2O2＋Na2O2 =2NaBiO3 NA或 6.02×1023 10-11∶1 Bi3 ＋、Bi(HDz)3 Bi(HDz)3＋6OH－＝Bi(OH)3 ↓+3H2O+3Dz2－

【解析】

由流程图可知，辉铋矿中含有Bi2S3和少量SiO2，加入浓盐酸和氯化铁后，氯化铁将硫离子氧化成单质硫。通过过滤1除去S、SiO2。再加入单质铁将Bi3＋还原成Bi单质，经过提纯后得到精铋，最后在焙烧条件下得到NaBiO3，据此分析；

(1)为了提高浸取速率，可采取的措施有粉碎矿石、适当提高浸取时温度、适当提高溶液浓度、搅拌等；浸取过程中，二氧化硅不反应，三价铁将硫离子氧化成单质硫，过滤1的滤渣的主要成分有S、SiO2；

(2)Bi3+和Fe3+会发生水解，加入浓盐酸可以抑制这两种离子的水解，提高原料的浸出率；母液中含有大量氯化亚铁，通入氯气后，将亚铁离子氧化得到氯化铁，即可循环使用；

(3)焙烧时，铋与氧气、过氧化钠反应生成NaBiO3，结合元素守恒和得失电子守恒可得到反应方程式为：2Bi＋2O2＋Na2O2 =2NaBiO3；当消耗标准状况下4.48 L O2，即0.2mol O2时，转移电子的数目是：NA或 6.02×1023；

(4)当Pb2+恰好沉淀完全时，c(S2-)=Ksp(PbS)/c(Pb2+)＝3.0×10－28/10-5=3.0×10－23 mol·L－1，此时，c(Cu2+)=Ksp(CuS)/c(S2-)=6.0×10－36/3.0×10－23=2×10－13mol·L－1。溶液中c(Bi3+)=0.02mol·L－1，Q= c2(Bi3+)·c3(S2-)< Ksp(Bi2S3)，所以，此时Bi3+没有沉淀。c(Cu2+)∶c(Bi3+)＝2×10－13：0.02=10-11∶1；

(5)H2Dz将Bi3+络合成电中性的Bi(HDz)3，当调节pH＝2.5时，由图可知，80%的Bi3+以络合物形式被萃取分离，故铋（Bi）的存在形式有Bi3 ＋、Bi(HDz)3；向Bi(HDz)3中加入氢氧化钠，铋元素转化为Bi(OH)3沉淀，由于H2Dz为二元酸，故加入氢氧化钠后HDz-转化为Dz2－和水，反应方程式为：Bi(HDz)3＋6OH－＝Bi(OH)3↓+3H2O+3Dz2－；