Question

【题目】锑（Sb）广泛用于生产各种阻燃剂、陶瓷、半导体元件、医药及化工等领域。以辉锑矿为原料制备金属锑，其一种工艺流程如下：

己知部分信息如下：

I.辉锑矿(主要成分为Sb2S3，还含有As2S5、PbS 、CuO和SiO2等）；

II.浸出液主要含盐酸和SbCl3，还含SbCl5、CuCl2、AsCl3和PbCl2等杂质；

III.常温下，Ksp(CuS)=1.0×10-36 Ksp(PbS)=9.0×10-29

回答下列问题：

（1）“酸浸”过程中SbCl5和Sb2S3反应有S生成，该反应的还原产物是________（填化学式）。

（2）写出“还原”反应的化学方程式：______________ 。

（3）已知：浸出液中：c(Cu2+)=0.01 mol·L-1、c(Pb2+)=0.10 mol·L-1。在沉淀铜、铅过程中，缓慢滴加极稀的硫化钠溶液，先产生的沉淀是_______（填化学式）；当CuS、PbS共沉时，=_________。加入硫化钠的量不宜过多，原因是_________。

（4）在“除砷”过程中，氧化产物为H3PO4。该反应中氧化剂、还原剂的物质的量之比___________。

（5）在“电解”过程中，以惰性材料为电极，阴极的电极反应式为______；“电解”中锑的产率与电压大小关系如图所示。当电压超过U0V时，锑的产率降低的原因可能是______。

Answer 1

【答案】 SbCl3 3 SbCl5+ 2Sb=5SbCl3 CuS 9.0×107 避免砷、锑离子沉淀 4：3 Sb3++3e-=Sb H＋参与了电极反应

【解析】分析：由工艺流程可知，辉锑矿粉经盐酸、五氯化锑溶液浸取后，过滤，向滤液中加入适量的锑粉把过量的五氯化锑还原，然后再加入适量的硫化钠把溶液中的铜离子和铅离子沉淀，过滤，再向滤液中加入次磷酸钠除砷，得到三氯化锑溶液，电解该溶液得到锑和五氯化锑，五氯化锑循环利用。

详解：（1）“酸浸”过程中SbCl5和Sb2S3反应有S生成，该反应的氧化剂为SbCl5，其还原产物是SbCl3。

（2） “还原”反应的化学方程式为3SbCl5+ 2Sb=5SbCl3。

（3）浸出液中c(Cu2+)=0.01 mol·L-1、c(Pb2+)=0.10 mol·L-1。常温下，Ksp(CuS)=1.0×10-36 Ksp(PbS)=9.0×10-29，CuS的溶度积较小，故在沉淀铜、铅过程中，缓慢滴加极稀的硫化钠溶液，先产生的沉淀是CuS；当CuS、PbS共沉时，= 9.0×107。加入硫化钠的量不宜过多，防止砷、锑离子转化为沉淀。

（4）在“除砷”过程中，次磷酸钠是还原剂，其氧化产物为H3PO4，P的化合价由+1升高到+5、升高了4，而As的化合价由+3降到0、降低了3，故该反应中氧化剂、还原剂的物质的量之比4:3。

（5）在“电解”过程中，以惰性材料为电极，阴极发生还原反应，其电极反应式为Sb3++3e-=Sb；由“电解”中锑的产率与电压大小关系示意图可知，当电压超过U0V时，锑的产率降低，其原因可能是H＋参与了电极反应。