Question

【題目】鉍(Bi)與氮同族，氯氧化鉍(BiOCl)廣泛用于彩釉調(diào)料、塑料助劑、油漆調(diào)色、生產(chǎn)金屬鉍等。一種用火法煉銅過程產(chǎn)生的銅轉(zhuǎn)爐煙塵(除含鉍的化合物之外，還有CuSO4、ZnSO4、CuS、Fe2O3、PbSO4及As2O3)制備高純氯氧化鉍的工藝流程如下：

請回答：

(1)Bi位于第六周期，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為__________________________________。

(2)向“酸浸”所得浸液中加入Zn粉，充分反應(yīng)后過濾，從溶液中獲得ZnSO4·7H2O的操作為__________、過濾、洗滌、干燥。

(3)“浸銅”時，有單質(zhì)硫生成，其離子方程式為____________________________。

(4)“浸鉍”時，溫度升高，鉍的浸出率降低，其原因為____________________________。

(5)“除鉛、砷”時，可以采用以下兩種方法。

①加入改性HAP。浸液1與HAP的液固比(L/S)與鉛、砷去除率以及后續(xù)沉鉍量的關(guān)系如下表:

L/S	125:1	50:1	25:1	15:1
Pb2+去除率/%	84.86	94.15	95.40	96.83
As3+去除率/%	98.79	98.92	98.34	99.05
m(沉鉍)/g	2.34	2.33	2.05	1.98

實驗中應(yīng)采用的L/S=_________________________。

②鐵鹽氧化法，向浸液1中加入Fe2(SO4)3，并調(diào)節(jié)pH，生成FeAsO4沉淀。欲使溶液中c(AsO42-)<10-9mol/L且不產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀，應(yīng)控制pH的范圍為__________。

已知:1g2=0.3:；FeAsO4、Fe(OH)3的Ksp分別為5×10-23、4×10-38。

(6)“沉鉍“時需控制溶液的pH=3.0，此時BiCl3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。

Answer 1

【答案】 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 CuS＋MnO2＋4H＋＝Cu2＋＋Mn2＋＋S＋2H2O 溫度升高，鹽酸揮發(fā)，反應(yīng)物濃度降低 50︰1 pH＜5.3 BiCl3＋Na2CO3 = BiOCl↓＋2NaCl＋CO2↑

【解析】考查化學(xué)工藝流程，（1）Bi位于第六周期VA族，原子序數(shù)為83，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為；（2）獲得帶有結(jié)晶水的物質(zhì)時，一般采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，然后過濾、洗滌、干燥；（3）浸銅時加入的物質(zhì)是MnO2、稀硫酸、濾渣，得到單質(zhì)硫，有：MnO2＋H＋＋CuS→S↓＋Mn2＋＋Cu2＋＋H2O，然后根據(jù)化合價升降法進行配平，離子方程式為CuS＋MnO2＋4H＋＝Cu2＋＋Mn2＋＋S↓＋2H2O；（4）浸鉍時所加物質(zhì)為鹽酸和NaCl溶液，鹽酸易揮發(fā)，溫度升高，HCl揮發(fā)，反應(yīng)物濃度降低；（5）①根據(jù)表格數(shù)據(jù)，L/S=50：1以后，Pb2＋、As3＋去除率雖然增加，但Pb2＋、As3＋去除率變化都不大，因此為了節(jié)省能源以及原料，L/S控制在50：1；②c(AsO43－)=10－9mol·L－1，此時c(Fe3＋)=Ksp(FeAsO4)/c(AsO43－)=5×10－21/10－9mol·L－1=5×10－12mol·L－1，此時c(OH－)==2×10－9mol·L－1，此時的pH=5.3，即pH<5.3；（6）沉鉍時，加入的物質(zhì)是Na2CO3，生成的BiOCl，因此有BCl3＋Na2CO3→BiOCl，根據(jù)反應(yīng)特點，產(chǎn)物還有NaCl和CO2，化學(xué)方程式為 BiCl3＋Na2CO3 = BiOCl↓＋2NaCl＋CO2↑。