Question

【題目】銻(Sb)及其化合物在工業上有許多用途。以輝銻礦（主要成分為Sb2S3，還含有 PbS、As2S3、CuO、SiO2等）為原料制備金屬銻的工藝流程如圖所示：

已知：① 浸出液中除含過量鹽酸和SbCl5之外，還含有SbCl3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等；

②常溫下：Ksp(CuS)=1.27×10-36，Ksp(PbS)=9.04×10-29；

③溶液中離子濃度小于或等于1.0×10-5mol/L時，認為該離子沉淀完全。

(1)濾渣1中除了S之外，還有___________（填化學式）。

(2)“浸出”時，Sb2S3發生反應的化學方程式為_________。

(3)該生產流程能實現（填化學式）的循環利用 __________。

(4)常溫下，“除銅、鉛”時，Cu2+和Pb2+均沉淀完全，此時溶液中的c(S2-)不低于______。

所加Na2S也不宜過多，其原因為______________。

(5)“除砷”時有H3PO3生成，該反應的離子方程式為__________。

(6)“電解”時，被氧化的Sb元素與被還原的Sb元素的質量之比為_______。

Answer 1

【答案】SiO2 Sb2S3＋3SbCl5=5SbCl3＋3S SbCl5、Sb 9.04×10-24mol/L 產生H2S等污染性氣體或生成Sb2S3 2As3+＋3PO23-＋3H+＋3H2O=2As↓＋3H3PO3 3:2

【解析】

輝銻礦(主要成分為Sb2S3，還含有PbS、As2S3、CuO、SiO2等)加入鹽酸浸取得當浸取液，浸出液中除含過量鹽酸和SbCl5之外，還含有SbCl3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等，濾渣1中除了生成的S之外還有為溶解的二氧化硅，浸出液中加入Sb還原SbCl5，生成SbCl3，加入Na2S時保證Cu2+和Pb2+均沉淀完全，過濾得到濾渣2為CuS、PbS，濾液中加入Na3PO2溶液除砷，生成亞磷酸和砷單質，剩余SbCl3溶液，通電電解得到Sb，據此分析解答。

(1)分析可知濾渣1中除了S之外，含有SiO2；

(2)“浸出”時之，Sb2S3在HCl溶液中和SbCl5發生氧化還原反應，生成單質硫和+3價的氯化物，根據原子守恒及電子守恒，可得反應的化學方程式為：Sb2S3+3SbCl5=5SbCl3+3S；

(3)根據流程圖可知Sb還原SbCl5為SbCl3，最后電解SbCl3溶液得到Sb單質及SbCl5，SbCl5又用于開始時溶解輝銻礦粉，所以可以循環利用的物質有SbCl5、Sb；

(4)常溫下：Ksp(CuS)=1.27×10-36，Ksp(PbS)=9.04×10-29，常溫下，“除銅、鉛”時，Cu2+和Pb2+均沉淀完全，溶度積常數可知，當鉛全部沉淀時，銅沉淀完全，溶液中離子濃度小于等于1.0×10-5mol/L時，認為該離子沉淀完全，此時溶液中的c(S2-)≥==9.04×10-24 mol/L，Na2S也不宜過多，否則會產生H2S等污染性氣體或生成Sb2S3；

(5)濾液中加入Na3PO2溶液除砷，生成亞磷酸和砷單質，反應的化學方程式為：2AsCl3+3Na3PO2+3HCl+3H2O=2As+3H3PO3+9NaCl，反應的離子方程式為2As3++3PO23-+3H++3H2O=2As↓+3H3PO3；

(6)根據流程圖可知：在電解時SbCl3反應生成SbCl5和Sb，電子守恒計算，Sb3+～Sb5+～2e-，Sb3+被氧化；Sb3+～Sb～3e-，Sb3+被還原，根據氧化還原反應中電子守恒可知被氧化的Sb元素與被還原的Sb元素物質的量之比為3：2。