Question

【題目】金屬鉍在工業(yè)上常用于制造低熔點(diǎn)合金，用于消防裝置、自動(dòng)噴水器、鍋爐等的安全塞，一旦發(fā)生火災(zāi)，一些水管的活塞會(huì)“自動(dòng)”熔化，噴出水來(lái)。由一種鉍礦（主要成分為Bi2S3，含強(qiáng)氧化性雜質(zhì)PbO2等）制備金屬鉍的簡(jiǎn)單工藝如圖：

已知：酸性溶液中，氧化性PbO2＞KMnO4

回答下列問(wèn)題：

(1)“浸出”時(shí)發(fā)生的離子反應(yīng)包括___、___。

(2)浸出液必須保持強(qiáng)酸性，否則鉍元素會(huì)以BiOCl(堿式氯化鉍)形式混入浸出渣使產(chǎn)率降低，原因是___。

(3)檢驗(yàn)?zāi)敢褐兄饕�金屬�?yáng)離子的方法是___。

(4)乙二胺四乙酸二鈉鹽(EDTA)可以和Bi3+1：1形成穩(wěn)定的配合物，一種測(cè)定浸出液中Bi3+濃度的方法如下：取25mL浸出液，調(diào)節(jié)pH=l，滴入2滴二甲酚橙作指示劑(二甲酚橙：溶于水呈亮黃色，能和多種金屬陽(yáng)離子形成紫紅色配合物)，用0.01000mol/L的EDTA溶液滴定，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，測(cè)得耗去標(biāo)準(zhǔn)液35.00mL，則浸出液中Bi3+的濃度為___g/L，達(dá)到滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是__。

(5)以Bi2(SiF6)3的水溶液為電解液，可以實(shí)現(xiàn)粗鉍的電解精煉。電解過(guò)程中，當(dāng)電路中通過(guò)0.3mol電子時(shí)，陰極析出的金屬Bi的質(zhì)量為__；電解一段時(shí)間后，電解液會(huì)有損失，并會(huì)出現(xiàn)大量雜質(zhì)，加入___(填化學(xué)式)可以除去該雜質(zhì)，并使電解液H2SiF6再生。

Answer 1

【答案】PbO2+4H++2Cl-=Pb2++2H2O+Cl2↑ Bi2S3+6Fe3+=2Bi3++3S+6Fe2+ 由于Bi3+發(fā)生水解生成H+，如果溶液不保持強(qiáng)酸性，則H+濃度的降低會(huì)使Bi3+的水解平衡正向移動(dòng)，導(dǎo)致生成更多的BiOCl 取少量母液1于試管中，滴加鐵氰化鉀溶液，若生成藍(lán)色沉淀，則證明有Fe2+ 2.926 當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏?/span>EDTA溶液時(shí)，溶液由紫紅色變?yōu)榱咙S色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)紫紅色 20.9g H2SO4

【解析】

此題利用制備金屬鉍的工藝流程，考查氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)、離子檢驗(yàn)、中和滴定、鹽類(lèi)水解、電解精煉金屬的原理，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力。根據(jù)流程可知輝鉍礦浸出得到氣體、浸出渣、浸出液，Bi2S3中的硫被Fe3+氧化為單質(zhì)硫，所以浸出渣中含單質(zhì)S，酸性溶液中，氧化性PbO2>KMnO4，加入了鹽酸，故氣體為氯氣，PbO2被還原成Pb2+，浸出液中主要含Bi3+、Pb2+，經(jīng)Fe置換得到粗鉍含Bi、Pb，母液中含Fe2+，粗鉍利用電解原理精煉得到精鉍。

(1)浸出時(shí)發(fā)生兩個(gè)氧化還原反應(yīng)：PbO2+4H++2Cl-=Pb2++2H2O+Cl2↑、Bi2S3+6Fe3+=2Bi3++3S+6Fe2+

(2)鉍能被鐵置換，說(shuō)明其金屬性比鐵弱，其離子會(huì)發(fā)生水解，如果溶液不保持強(qiáng)酸性，則Bi3+的水解程度增大，導(dǎo)致生成更多的BiOCl，混入浸出渣使產(chǎn)率降低；

(3)母液中含Fe2+，檢驗(yàn)其存在可滴加鐵氰化鉀溶液，若生成藍(lán)色沉淀，則證明有Fe2+；

(4)乙二胺四乙酸二鈉鹽(EDTA)和Bi3+1：1形成穩(wěn)定的配合物，則n(EDTA)=n(Bi3+)，得出c(EDTA)V(EDTA)=c(Bi3+)V(Bi3+),0.01000mol/L×0.035L= c(Bi3+)×0.025L,算出

c(Bi3+)=0.014 mol/L=2.926 g/L，達(dá)到滴定終點(diǎn)，Bi3+被消耗完全，顏色由紫紅色變回亮黃色，故滴定終點(diǎn)為當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏?/span>EDTA溶液時(shí)，溶液由紫紅色變?yōu)榱咙S色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)紫紅色；

(5)以Bi2(SiF6)3的水溶液電解精煉鉍，電解過(guò)程中，鉍的化合價(jià)由+3價(jià)降到0價(jià)，得到3個(gè)電子，當(dāng)電路中通過(guò)0.3mol電子時(shí)，陰極析出的金屬Bi的物質(zhì)的量為0.1mol，質(zhì)量為0.1mol×209g/mol=20.9g，粗鉍中含有雜質(zhì)Pb，電解過(guò)程中Pb失電子得到Pb2+，除去Pb2+選擇SO42-，為使電解液H2SiF6再生，需引入H+，故選擇H2SO4。