Question

4．鉍酸鈉（NaBi0₃）常用作Mn^2十鑒定的強氧化劑．某研究小組用浮選過的輝鉍礦（主要成分是Bi₂S₃，還含少量Bi₂0₃，SiO₂等雜質）制備鉍酸鈉，其流程如下：

己知：
①鉍酸鈉是一種難溶于水的物質；
②BiC1₃極易水解生成不溶性的BiOCl沉淀，在濃鹽酸中幾乎不水解；FeC1₃溶液開始沉淀的pH值為2.7，沉淀完全時的pH值為3.7．
請回答下列問題：
（1）為了提高溶浸工序中原料的浸出率，可以采取的措施bcd（選濱字母序號）．
a．加入足量的蒸餾水　b．攏拌　e．粉碎礦石　d．升離溫度
（2）溶浸時通常加入FeC1₃溶掖和濃鹽徽，向其中加入過量濃鹽酸的目的是防止FeCl₃及BiCl₃水解生成不溶性沉淀，提高原料的浸出率．濾渣A的主要成分為SiO₂、S
（3）鉍酸鈉可在酸性介質中將Mn²⁺氧化為Mn0₄^一，故可用于M²⁺的鑒定．已知NaBi0₃被還原為Bi³⁺試寫出該反應的離子方程式：5NaBiO₃+2Mn²⁺+14H⁺=2MnO₄^-+5Na⁺+5Bi³⁺+7H₂O
（4）實驗室為了測定NaBi0₃樣品的純度，需要配制250mL 2.0mo1•L^-1，F(xiàn)eSO₄溶液，所需要的玻瑞儀器除燒杯、量筒、玻璃棒外，還需要250mL容量瓶、膠頭滴管配制2.0mo1•L^-1FeSO₄溶液定容時具體的操作步獲為沿著玻璃棒向容量瓶中加入蒸餾水至離刻度線1～2cm處，再改用膠頭滴管滴加蒸餾水至溶液凹液面與刻度線相切
（5）取上述NaBi0₃樣品10.0g，加入稀硫酸和MnSO₄溶液使其完全溶解，然后用新配制的2.0mo1•L^-1FesO₄；溶液對生成的Mn0₄^一進行滴定，滴定完成后稍耗31.00mL FeS0₄溶液．則該樣品中NaBi0₃純度為86.8%．

Answer 1

分析 輝鉍礦（主要成分是Bi₂S₃．還含少量Bi₂0₃，SiO₂等雜質）制備鉍酸鈉，輝鉍礦加入氯化鐵溶液和鹽酸溶解后過濾，氯化鐵氧化硫離子為硫單質，鹽酸是防止FeCl₃及BiCl₃水解生成不溶性沉淀，得到濾渣為SiO₂和S，濾液中含有Bi³⁺，H⁺，F(xiàn)e²⁺，濾液中加入鐵粉過濾得到海綿鉍，和濾液B主要是氯化亞鐵，通入氯氣后生成氯化鐵，然后循環(huán)使用，海綿鉍在氧氣中加入過氧化鈉發(fā)生氧化還原反應生成NaBiO₃；
（1）提高溶浸工序中原料的浸出率，可以結合影響化學反應速率的因素分析；
（2）加入過量濃鹽酸的目的是防止FeCl₃及BiCl₃水解生成不溶性沉淀，上述分析可知濾渣為二氧化硅和氯化鐵氧化生成的硫單質；
（3）鉍酸鈉可在酸性介質中將Mn²⁺氧化為Mn0₄^-，NaBi0₃被還原為Bi³⁺，依據(jù)電荷守恒和原子守恒書寫反應的離子方程式：
（4）配制溶液步驟和過程分析需要的玻璃儀器，燒杯中溶解后，轉移到容量瓶，加水至刻度定容；
（5）依據(jù)化學反應的定量關系計算，5NaBiO₃～2MnO₄ ^-～10Fe²⁺，得到NaBiO₃物質的量，得到質量計算質量分數(shù)．

解答 解：輝鉍礦（主要成分是Bi₂S₃．還含少量Bi₂0₃，SiO₂等雜質）制備鉍酸鈉，輝鉍礦加入氯化鐵溶液和鹽酸溶解后過濾，氯化鐵氧化硫離子為硫單質，鹽酸是防止FeCl₃及BiCl₃水解生成不溶性沉淀，得到濾渣為SiO₂和S，濾液中含有Bi³⁺，H⁺，F(xiàn)e²⁺，濾液中加入鐵粉過濾得到海綿鉍，和濾液B主要是氯化亞鐵，通入氯氣后生成氯化鐵，然后循環(huán)使用，海綿鉍在氧氣中加入過氧化鈉發(fā)生氧化還原反應生成NaBiO₃；
（1）a．加入足量的蒸餾水不能溶解礦石中的物質，不能提高浸出率，故a錯誤；
b．攏拌加快物質溶解，能提高浸出率，故b正確；
e．粉碎礦石增大接觸面積，提高反應速率，故c正確；
d．升離溫度提高反應速率，可以提高溶浸工序中原料的浸出率，故d正確，
故答案為：bcd；
（2）加入過量濃鹽酸的目的是防止FeCl₃及BiCl₃水解生成不溶性沉淀，上述分析可知濾渣為二氧化硅和氯化鐵氧化生成的硫單質，
故答案為：防止FeCl₃及BiCl₃水解生成不溶性沉淀，提高原料的浸出率；SiO₂、S；
（3）鉍酸鈉可在酸性介質中將Mn²⁺氧化為Mn0₄^-，NaBi0₃被還原為Bi³⁺，由電荷守恒和原子守恒可知反應的離子方程式為5NaBiO₃+2Mn²⁺+14H⁺=2MnO₄^-+5Na⁺+5Bi³⁺+7H₂O，
故答案為：5NaBiO₃+2Mn²⁺+14H⁺=2MnO₄^-+5Na⁺+5Bi³⁺+7H₂O；
（4）配制溶液步驟和過程分析需要的玻璃儀器，所需要的玻瑞儀器除燒杯、量筒、玻璃棒外，還需要250mL容量瓶、膠頭滴管，配制2.0mo1•L^-1FeSO₄溶液定容時具體的操作步驟為，硫酸亞鐵在燒杯中溶解后，轉移到容量瓶，加水至刻度定容，具體步驟為：沿著玻璃棒向容量瓶中加入蒸餾水至離刻度線1～2cm處，再改用膠頭滴管滴加蒸餾水至溶液凹液面與刻度線相切，
故答案為：沿著玻璃棒向容量瓶中加入蒸餾水至離刻度線1～2cm處，再改用膠頭滴管滴加蒸餾水至溶液凹液面與刻度線相切；
（5）由5NaBiO₃+2Mn²⁺+14H⁺=2MnO₄^-+5Na⁺+5Bi³⁺+7H₂O、MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O可知，
5NaBiO₃～2MnO₄ ^-～10Fe²⁺，
5                  10
n（NaBiO₃）         2.0mo1•L^-1×0.0310L 
n（NaBiO₃）=0.031mol
得到質量計算質量分數(shù)=$\frac{0.031mol×280g/mol}{10.0g}$×100%=86.8%，
故答案為：86.8%．

點評 本題考查了物質分離提純的方法和過程分析判斷，實驗基本操作，溶液配制方法的分析應用，注意物質性質的理解應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．