Question

【題目】銻(Sb)是第VA族元素，其單質(zhì)主要用于制造合金、半導(dǎo)體。三氧化二銻俗稱銻白，是白色粉末，不溶于水，是一種兩性氧化物，主要用于白色顏料、油漆和塑料、石油化工等。某工廠用羽毛礦(主要成分為Pb4FeSb6S14)制取銻白的工藝流程如圖所示：

(1)Pb4FeSb6S14中的銻元素只顯一種化合價(jià)，則其化合價(jià)是______。X是一種固體單質(zhì)，其成分是___(填化學(xué)式)。

(2)氯化浸出中，除鉛與X外，被氧化的元素反應(yīng)后均顯高價(jià)，寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式：______________。操作1為加水稀釋，寫出生成SbOCl的離子方程式：___________。

(3)試劑1通常選用氨水而不是NaOH溶液，最可能的原因是_______。操作2的內(nèi)容是_________、干燥。

(4)在強(qiáng)堿性條件下電解Na3SbS3溶液(原理如圖)可得到單質(zhì)銻。

寫出陰極的電極反應(yīng)式：_______，B電極應(yīng)接電源的______極，當(dāng)有2 mol Sb生成時(shí)，通過陽離子交換膜的離子數(shù)為_________(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。

Answer 1

【答案】+3 S 2Pb4FeSb6S14+41Cl2=8PbCl2+2FeCl3+12SbCl5+28S Sb3++Cl-+H2O=SbOCl↓+2H+ Sb2O3可溶解在過量的NaOH溶液中，但不會(huì)溶解在過量的氨水中 過濾、洗滌 SbS33-+3e-=Sb+3S2- 正 6NA

【解析】

(1)銻是第VA 族元素，主要化合價(jià)為+5、+3。Pb4FeSb6S14中硫元素顯 -2價(jià)，由元素化合價(jià)與原子結(jié)構(gòu)關(guān)系及化合物中元素化合價(jià)代數(shù)和等于0可推知銻的化合價(jià)為+3價(jià)。X是一種固體單質(zhì)，結(jié)合常見元素單質(zhì)的狀態(tài)可推知X只能是硫；

(2)由被氧化的元素反應(yīng)后均顯高價(jià)知，反應(yīng)后有FeCl3、SbCl5生成，再結(jié)合流程圖知還有PbCl2、S生成，由此可寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式。稀釋可促進(jìn)水解，因SbOC1是通過水解反應(yīng)生成的，故反應(yīng)物有Cl-、H2O、Sb3+，據(jù)此可得水解方程式；

(3)根據(jù)Sb2O3是兩性氧化物，能夠與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)，不能與弱酸、弱堿反應(yīng)分析；根據(jù)物質(zhì)的溶解性及操作目的分析解答；

(4)陰極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電解Na3SbS3得到單質(zhì)Sb，故陰極上為SbS33-得到電子產(chǎn)生Sb 及S2-。結(jié)合裝置電荷守恒分析通過交換膜的陽離子數(shù)目。

(1)銻是第VA 族元素，主要化合價(jià)為+5、+3。在Pb4FeSb6S14中硫元素顯 -2價(jià)，Pb為+2價(jià)，Fe為+2價(jià)，假設(shè)Sb元素化合價(jià)為+x，根據(jù)化合物中元素化合價(jià)代數(shù)和等于0可得4×2+2+6x=2×14，解得x=+3價(jià)。羽毛礦主要成分為Pb4FeSb6S14，向其中加入水，然后通入Cl2進(jìn)行氧化反應(yīng)，金屬變?yōu)榻饘俾然�物�?/span>S被氧化為S單質(zhì)，S單質(zhì)在常溫下為固體，所以X只能是硫；

(2)根據(jù)題意可知：羽毛礦Pb4FeSb6S14與氯氣反應(yīng)時(shí)，S被氧化變?yōu)?/span>S單質(zhì)，Pb變?yōu)?/span>PbCl2，其余元素被氧化為高價(jià)態(tài)，則根據(jù)原子守恒、電子守恒，可得該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Pb4FeSb6S14+41Cl2=8PbCl2+2FeCl3+12SbCl5+28S；操作1為加水稀釋，生成難溶性的SbOCl，根據(jù)鹽的水解規(guī)律，結(jié)合電荷守恒、原子守恒可得Sb3++Cl-+H2O=SbOCl↓+2H+；

(3)由題意可知Sb2O3是兩性氧化物，能夠與強(qiáng)堿NaOH發(fā)生反應(yīng)，所以Sb2O3可溶解在過量的NaOH溶液中，但不會(huì)溶解在過量的氨水中，因此試劑1通常選用氨水而不是NaOH溶液；分離難溶性固體與可溶性液體混合物使用過濾方法，然后經(jīng)沉淀經(jīng)洗滌、干燥得到銻白；

(4)與電源負(fù)極連接的電極為陰極，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，由題意可知：電解Na3SbS3溶液得到Sb單質(zhì)，則在陰極上發(fā)生反應(yīng)：SbS33-+3e-=Sb+3S2-，故A為電源的負(fù)極，B為電源的正極；根據(jù)電解時(shí)陰極電極式可知：每產(chǎn)生1 mol Sb，轉(zhuǎn)移3 mol電子，則生成2 mol Sb時(shí)，轉(zhuǎn)移6 mol電子，同時(shí)得到6 mol S2-，根據(jù)溶液呈電中性可知要有6 mol Na+通過陽離子交換膜，通過了Na+數(shù)目為6NA。