Question

【題目】利用脆硫鉛銻礦（主要成分為Pb4FeSb6S14）制取銻白（Sb2O3）的濕法冶煉工藝流程如下圖所示。

已知：①銻（Sb）為ⅤA族元素，Sb2O3為兩性氧化物；

②“水解”時銻元素轉化為SbOCl沉淀；

③Ksp[Fe(OH)2]＝8.0×10－16 mol3·L－3，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38mol4·L－4

回答下列問題：

（1）“氯化浸出”后的濾液中含有兩種銻的氯化物，分別為SbCl3和___________（填化學式）。濾渣ⅰ中所含的反應產物有PbCl2和一種單質，該單質是___________。

（2）“還原”是用銻粉還原高價金屬離子。其中，Sb將Fe3+轉化為Fe2+的離子方程式為__________，該轉化有利于“水解”時銻鐵分離，理由是_________。

（3）“還原”用的Sb可由以下方法制得：用Na2S—NaOH溶液浸取輝銻精礦（Sb2S3），將其轉化為Na3SbS3(硫代亞銻酸鈉)—NaOH溶液。按下圖所示裝置電解后，陰極上得到Sb，陰極區(qū)溶液重新返回浸取作業(yè)，陰極的電極反應式為______。該裝置中，隔膜是________（填“陽”或“陰”）離子交換膜。

（4）“中和”時若用NaOH溶液代替氨水，Sb2O3可能會轉化為____________（填離子符號），使銻白的產量降低。

（5）銻白也可用火法冶煉脆硫鉛銻礦制取，該法中有焙燒、燒結、還原和吹煉等生產環(huán)節(jié)。與火法冶煉相比，濕法冶煉的優(yōu)點有____________（任寫一點）。

Answer 1

【答案】SbCl5 硫（或“S”等其他合理答案） Sb + 3Fe3+＝3Fe2+ + Sb3+ Fe2+比Fe3+更不易水解生成沉淀 SbS33－+ 3e－＝Sb + 3S2－ 陽 SbO33－（或“[Sb(OH)4]－”“SbO2－”） 能耗低（或“安全性高”等其他合理答案）

【解析】

由流程可知，“氯化浸出”是將礦粉加水后再通入Cl2浸取后得到濾渣i和濾液，Cl2將脆硫鉛銻礦中低價銻氧化到高價，結合“銻為V A族元素”等題給信息，不難得出濾液中所含的另一種銻的氯化物為SbCl5，同時也會將Fe2+氧化成Fe3+，S2-必然被氧化，結合題設可推知“氯化浸出”后的濾液中含SbCl5，濾渣中除了PbCl2外，還含有的一種單質是S單質；

“還原”過程是向所得濾液中加入銻粉。銻粉有還原性，加入銻還原高價金屬離子，將+5價銻還原成+3價銻，選擇銻粉作還原劑，一是因為銻粉不會引入新雜質離子，二是將Fe3+還原成Fe2+，有利于下一步“水解”分離得到SbOCl，由還原后銻元素的價態(tài)，可知Fe3+轉化為Fe2+的離子方程式；

“水解”的目的是銻鐵分離，此題中信息②給出水解的目的是將銻元素轉化為SbOCl沉淀，將 Fe3+轉化為Fe2+后，Fe2+更不易水解，留在濾液中，實現(xiàn)銻鐵分離；

“中和”是向水解所得的SbOCl沉淀中加入氨水，使銻元素轉化為Sb2O3nH2O，利用氨水中和SbOCl水解產生的HCl，使平衡右移。Sb2O3是兩性氧化物，若使用NaOH代替氨水，可能會因NaOH過量而使Sb2O3轉化為可溶性的[Sb(OH)4]-，從而導致銻白產量降低，最后洗滌、干燥得到銻白。

(1)“氯化浸出”后的濾液中含SbCl5，濾渣中除了PbCl2外，還含有的一種單質是S單質，

故答案為：SbCl5；S；

(2)Sb將Fe3+轉化為Fe2+的離子方程式為Sb+3Fe3+=3Fe2++Sb3+，該轉化有利于“水解”時銻鐵分離，理由是Fe2+比Fe3+更不易水解生成沉淀，故答案為：Sb+3Fe3+=3Fe2++Sb3+；Fe2+比Fe3+更不易水解生成沉淀；

(3)電解池陰極上得到Sb，可知陰極的電極反應式是：SbS33－+ 3e－＝Sb + 3S2－，陰極區(qū)溶液中c(S2)增大，陽極區(qū)溶液中的Na+穿過隔膜進入陰極區(qū)，因此隔膜應選用陽離子交換膜，陰極區(qū)生成的Na2S溶液可以返回浸取作業(yè)，答案為：SbS33－+ 3e－＝Sb + 3S2－；陽；

(4)“中和”時若用NaOH溶液代替氨水，Sb2O3可能會轉化為SbO33－（或“[Sb(OH)4]－” “SbO2－”），使銻白的產量降低，故答案為：SbO33－（或“[Sb(OH)4]－” “SbO2－”）；

(5)銻白也可用火法冶煉脆硫鉛銻礦制取，該法中有焙燒、燒結、還原和吹煉等生產環(huán)節(jié)。與火法冶煉相比，濕法冶煉的優(yōu)點有能耗低(或“安全性高”等)，故答案為：能耗低。