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【题目】氯氧化铋在汽车装饰,电子设备等生活方面有广泛的应用。利用铜转炉烟尘(主要为含铋的化合物,另外还含Cu、Pb、Bi的硫酸盐及CuS、Fe2O3)可生产氯氧化铋,其工艺流程如下:

(1)提高酸浸反应速率的措施有适当增加硫酸的浓度和_____________

(2) “浸渣1”中除铋的化合物外,还有的物质是_______________(填化学式)

(3) “浸液1”中加入过量锌粉,作用是____________________;反应完毕后,过滤,从滤液中得到ZnSO4·7H2O晶体的操作有________________、过滤、洗涤、干燥。

(4)“浸铜时,有单质硫生成,写出生成硫的离子方程式________________________

(5)“浸铋时,在室温和液固比(盐酸、NaCl溶液组成的混合溶液的质量与浸渣2”的质量的比值)固定的条件下,c(HCl)=1 mol·L-1时,铋的浸出率和Cl-浓度的关系如下图所示,其中NaCl的作用是_________,若升高温度,铋的浸出率反而下降,其可能的原因是__________________________________

(6)“沉铋时需要控制溶液的pH=3.0,此时BiCl3发生反应的化学方程式为___________

【答案】适当升高温度(或其他合理答案) CuS、PbSO4 确保Fe、Cu元素被完全除尽 加热浓缩 冷却结晶 CuS+4H++ MnO2 = Mn2++ Cu2++S↓+2H2O 提供较高浓度的Cl- 盐酸中HCl的挥发 BiCl3+ Na2CO3= BiOCl ↓+ 2NaCl+ CO2

【解析】

(1)提高酸浸反应速率的措施有适当增加硫酸的浓度和适当升高温度搅拌等

(2) PbSO4为白色沉淀不与硫酸反应,CuS为黑色不溶于稀硫酸的固体据以上分析解答。

(3) “浸液1”中含有锌离子铁离子铜离子加入过量锌粉,锌能够与铁离子铜离子反应生成铁和铜据此进行分析;

(4) MnO2在酸性环境下具有氧化性能够把硫离子氧化为单质硫本身被还原为Mn2+据此写出该反应方程式;

(5)根据图像变化规律可知溶液中氯离子浓度增大铋的浸出率就升高反之铋的浸出率下降据此进行分析;

(6)BiCl3和Na2CO3反应生成BiOCl 沉淀和二氧化碳气体据此写出反应的化学方程式

(1)提高酸浸反应速率的措施有适当增加硫酸的浓度和适当升高温度(或其他合理答案);

综上所述本题答案是适当升高温度(或其他合理答案) 。

(2) PbSO4不溶于硫酸的固体,CuS不溶于稀硫酸的固体因此从流程可以看出样品经过酸浸后浸渣1”中除铋的化合物外,还有的物质是CuS、PbSO4

综上所述本题答案是:CuS、PbSO4

(3) “浸液1”中含有锌离子铁离子铜离子加入过量锌粉,锌能够与铁离子铜离子反应生成铁和铜确保Fe、Cu元素被完全除尽反应完毕后,过滤,从滤液中得到ZnSO4·7H2O晶体的操作有加热浓缩冷却结晶过滤、洗涤、干燥。

综上所述本题答案是确保Fe、Cu元素被完全除尽加热浓缩冷却结晶

(4) MnO2在酸性环境下具有氧化性能够把硫离子氧化为单质硫本身被还原为Mn2+离子方程式为:CuS+4H++ MnO2 = Mn2++ Cu2++S↓+2H2O;

综上所述本题答案是:CuS+4H++ MnO2 = Mn2++ Cu2++S↓+2H2O。

(5)根据图像变化规律可知溶液中氯离子浓度增大铋的浸出率就升高因此NaCl的作用是提供较高浓度的Cl-有利于铋的浸出若升高温度,盐酸中HCl的挥发反应物浓度降低铋的浸出率反而下降

综上所述本题答案是提供较高浓度的Cl-盐酸中HCl的挥发

(6) “沉铋时需要控制溶液的pH=3.0,溶液呈酸性,BiCl3和Na2CO3反应生成BiOCl 沉淀和二氧化碳气体反应的化学方程式为:BiCl3+ Na2CO3= BiOCl ↓+ 2NaCl+ CO2↑;

综上所述本题答案是:BiCl3+Na2CO3= BiOCl↓+ 2NaCl+CO2↑。

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实验方案

预期现象

a

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b

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c

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d

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温度

K1

K2

973 K

1.47

2.38

1 173 K

2.15

1.67

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(3)根据反应①与②可推导出K1K2K3之间的关系式为__________,据此关系式及上表数据,能推断出反应③是________(吸热放热”)反应。

(4)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施有______ _____ (填写字母序号)

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C.升高温度 D.使用合适的催化剂

E.设法减小平衡体系中的CO的浓度

(5)图甲、乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡,t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况:

①图甲中t2时刻发生改变的条件是__________

②图乙中t2时刻发生改变的条件是__________

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