Question

【題目】銻（Sb）廣泛用于生產各種阻燃劑、陶瓷、半導體元件和醫藥及化工等領域。

Ⅰ．（1）銻在元素周期表中的位置_____。

（2）銻（Ⅲ）的氧化物被稱為銻白，可以由SbCl3水解制得，已知SbCl3水解的最終產物為銻白。為了得到較多、較純的銻白，操作時將SbCl3徐徐加入大量水中，反應后期還要加入少量氨水。試用必要的化學用語和平衡移動原理解釋這兩項操作的作用_______。工業上，還可用火法制取銻白，是將輝銻礦（主要成分為Sb2S3）裝入氧化爐的坩堝中，高溫使其融化后通入空氣，充分反應后，經冷卻生成銻白。寫出火法制取銻白的化學方程式______。

Ⅱ．以輝銻礦為原料制備金屬銻，其中一種工藝流程如下：

已知部分信息如下：

①輝銻礦（除Sb2S3外，還含有砷、鉛、銅的化合物和SiO2等）；

②浸出液主要含鹽酸和SbCl3，還含SbCl5、CuCl2、AsCl3和PbCl2等雜質；

③常溫下，Ksp（CuS）=1.0×10-36，Ksp（PbS）=9.0×10-29。

回答下列問題：

（3）“酸浸”過程中Sb2S3發生反應的化學方程式為_____。

（4）已知：浸出液中c（Cu2+）=0.0001mol/L，c（ Pb2+）=0.1mol/L。在沉淀銅、鉛過程中，緩慢滴加極稀的硫化鈉溶液，先產生沉淀的是_____（填化學式）；當CuS、PbS共沉沉時，=______（保留小數點后一位）。

（5）在“除砷”過程中，氧化產物為H3PO4。該反應氧化產物與還原產物的物質的量之比為__________。

（6）在“電解”過程中，銻的產率與電壓大小關系如圖所示。當電壓超過U0 V時，銻的產率降低的原因可能是_________。

Answer 1

【答案】第5周期第ⅤA族 2SbCl3+3H2OSb2O3+6HCl，不斷加入SbCl3，使SbCl3濃度增大，利于水解平衡右移，反應后期加入氨水中和鹽酸，使c(HCl)減小，利于平衡右移 2Sb2S3+9O2 2Sb2O3+6SO2 Sb2S3+ 3SbCl5=5SbCl3+3S↓ CuS 1.1×10-8 3:4 H+參與電極反應

【解析】

Ⅱ．輝銻礦粉加入鹽酸和SbCl5溶液，得到SbCl3和SbCl5溶液，還含有雜質CuCl2、AsCl3和PbCl2等，加入適量Sb將SbCl5還原為SbCl3，加入Na2S使銅和鉛沉淀以除去CuCl2和PbCl2，然后加入NaHPO2除去雜質砷。得到的SbCl3溶液電解得到金屬Sb，同時得到SbCl5，可以返回到酸浸步驟循環使用。

Ⅰ．（1）銻和氮在同一主族，其在元素周期表中位于第5周期第ⅤA族。

（2）SbCl3水解：2SbCl3+3H2OSb2O3+6HCl，將SbCl3徐徐加入大量水中，SbCl3濃度增大，水解平衡右移，反應后期還要加入少量氨水中和HCl，使c(HCl)減小，平衡右移，有利于Sb2O3的生成。故答案為：2SbCl3+3H2OSb2O3+6HCl，不斷加入SbCl3，使SbCl3濃度增大，利于水解平衡右移，反應后期加入氨水中和鹽酸，使c(HCl)減小，利于平衡右移。

火法制取銻白，是輝銻礦（主要成分為Sb2S3）在高溫下和空氣中的氧氣反應，生成Sb2O3的同時生成SO2。化學方程式為：2Sb2S3+9O2 2Sb2O3+6SO2。

Ⅱ．（3）“酸浸”時Sb2S3和SbCl5溶液反應，得到SbCl3和SbCl5的混合溶液，濾渣中有硫，是此反應的生成物，Sb2S3發生反應的化學方程式為Sb2S3+ 3SbCl5=5SbCl3+3S。

（4）浸出液中c（Cu2+）=0.0001mol/L，c（Pb2+）=0.1mol/L。在沉淀銅、鉛過程中，緩慢滴加極稀的硫化鈉溶液，當Cu2+開始沉淀時，c(S2-)==1.0×10-32mol/L，當Pb2+開始沉淀時，c(S2-)==9.0×10-28mol/L，所以先產生沉淀的是CuS；當CuS、PbS共沉淀時，=＝＝＝1.1×10-8。

（5）加入NaHPO2除砷，發生了NaHPO2和AsCl3的反應，氧化產物為H3PO4，還原產物是As，磷的化合價從/span>+1價升高到+5價，生成1mol H3PO4失去4mol電子，砷的化合價從+3價降低到0價，生成1molAs得到3mol電子，根據電子守恒，該反應氧化產物與還原產物的物質的量之比為3:4。

（6）電解SbCl3溶液制取銻，在陰極是Sb3+得到電子生成Sb，當電壓過大時，溶液中的H+也可能在陰極放電，導致銻的產率降低。