Question

【題目】鉍及其化合物在冶金、醫(yī)療、化工生產(chǎn)中均有重要作用。鉍在自然界中的含量極少，常以游離金屬和礦物的形式存在。對浮選過的輝鉍礦（主要成分是Bi2S3，還含少量Bi2O3、SiO2、Cu2S、FeS2等雜質(zhì)）通過浸出、凈化和電沉積法分離回收鉍的流程：

已知：I.“氯化浸出”過程中，需分批多次加入NaC1O3，以防生成Cl2;

II.BiCl3極易水解生成不溶性的BiOCl沉淀，但在濃鹽酸中幾乎不水解;

III.氧化性：Fe3+＞Cu2+＞Bi3+＞H+.

請回答以下問題：

（1）“氯化浸出”時，為了提高浸取速率，可采取的措施有________________（任寫一條）；加入過量鹽酸的主要目的是______________________.

（2）浸出渣中含有S和____________（寫化學(xué)式）；浸出液中所含的金屬陽離子有Na+、Bi3+及___________________.

（3）寫出“氯化浸出”中Bi2S3所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式__________________________.

（4）“還原”過程中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Bi+3Cu2+=2Bi3++3Cu及____________。

（5）“電解”過程的簡易裝置如圖所示。裝置中N為電源的______________（填“正”或“負(fù)”）極；陽極上發(fā)生的主要電極反應(yīng)式為__________________________。

Answer 1

【答案】粉碎礦石(或適當(dāng)提高浸取時溫度合理答案) 抑制BiCl3水解生成不溶性沉淀，提高鉍的浸出率 SiO2.. Cu2+、Fe3+ ClO3-+Bi2S3+6H+=3S↓+Cl-+2Bi3++3H2O Bi+3Fe3+=Bi3++3Fe2+ 負(fù) Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O

【解析】

輝鉍礦(主要成分為Bi2S3，還含少量Bi2O3、SiO2、Cu2S、FeS2等雜質(zhì))加入鹽酸調(diào)節(jié)pH，并加入NaClO3，發(fā)生反應(yīng)：Bi2S3+NaClO3+6HCl=2BiCl3+3S+NaCl+3H2O、Bi2O3＋6HCl= 2BiCl3+ 3H2O，3Cu2S+2NaClO3+12HCl=6CuCl2+3S+2NaCl+6H2O、2FeS2+NaClO3+6HCl=2FeCl3+4S+NaCl+3H2O，SiO2不溶，得到浸出渣為SiO2和S，浸出液中含有Bi3+、Cu2+、Fe3+，濾液中加入鉍粉還原鐵離子：3Fe3++Bi=Bi3++3Fe2+，加入硫化氨沉淀Cu2+，則凈化液中陽離子含有Bi3+、H+和NH4+、Na+、Fe2+，將凈化液與混有少量的氫氧化鈉溶液電解得到鉍，則石墨電極凈化液的電極反應(yīng)為：Bi3++3e-=Bi，發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極，故鈦板為陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O，c為陰離子交換膜，據(jù)此分析解答。

(1)“氯化浸出”時，為了提高浸取速率，可采取的措施有粉碎礦石(或適當(dāng)提高浸取時溫度合理答案)；浸出液中含有Bi3+，結(jié)合已知信息II，BiCl3極易水解生成不溶性的BiOCl沉淀，但在濃鹽酸中幾乎不水解，則加入過量鹽酸的主要目的是抑制BiCl3水解生成不溶性沉淀，提高鉍的浸出率

(2)根據(jù)分析，浸出渣中含有S和SiO2；浸出液中所含的金屬陽離子有Na+、Bi3+及Cu2+、Fe3+；

(3)根據(jù)分析，“氯化浸出”中Bi2S3所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式ClO3-+Bi2S3+6H+=3S↓+Cl-+2Bi3++3H2O；

(4)“還原”過程中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Bi+3Cu2+=2Bi3++3Cu及鉍粉還原鐵離子，離子方程式為：3Fe3++Bi=Bi3++3Fe2+；

(5)根據(jù)分析，凈化液中陽離子含有Bi3+、H+和NH4+、Na+、Fe2+，將凈化液與混有少量的氫氧化鈉溶液電解得到鉍，則石墨電極凈化液的電極反應(yīng)為：Bi3++3e-=Bi，發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極，電解池中陰極與電源的負(fù)極相連，則N為負(fù)極；鈦板為電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O。