【題目】鉍(Bi)及其化合物廣泛應用于電子、醫(yī)藥等領域。一種以含鉍礦石輝鉍礦(主要成分為Bi2S3,含少量雜質PbO2等)為原料,采用濕法冶金制備鉍單質的工藝流程如下:

已知:PbCl2是一種難溶于冷水,易溶于熱水的白色固體。 回答下列問題:

1)鉍(Bi)位于ⅤA族,鉍的氫化物的熱穩(wěn)定性______氨氣(填大于小于)。

2浸出時,為了提高浸出速率,可采用的措施有______(任寫一條)

3)加熱浸出時,PbO2 生成 PbCl2 和一種氣體,此反應的化學方程式為______, 從產物中分離回收 PbCl2 的步驟是______、洗滌、干燥。從保護環(huán)境和原料循環(huán)利 用的角度,請指出上述工藝流程中可以采取的措施為______。

4)電解精煉粗鉍時必須補充含 Bi3+濃度高的電解液�?捎么帚G、鉛條作為兩個電極,鉛條外用素燒 的陶瓷坩堝作隔膜(Bi3+不能透過,H+能透過),電解液開始時為鹽酸和食鹽的混合液。則粗鉍為電解池的 ______極,電解總反應為______

525℃時,向濃度均為 0.02mol·L-1 Cu2+、Bi3+的混合溶液中滴加 Na2S 溶液(設溶液體積增加 1倍),使 Cu2+恰好沉淀完全即溶液中 cCu2+=1×10-5 mol·L-1,此時是否有 Bi2S3 沉淀生成______(列式計算說明)。(已知:25℃時,KspCuS=6.0×10-36KspBi2S3=1.8×10-99

【答案】小于 粉碎礦石、攪拌、適當提高浸取液溫度 、適當提高溶液濃度等 PbO2 +4HClPbCl2 + Cl2↑+2H2O 冷卻、過濾 浸出時生成的氯氣,通入置換液中生成三氯化鐵循環(huán)利用 QcBi2S3=0.012×6.0×10-36÷1×10-53=2.16×10-95> KspBi2S3= 1.8×10-99,故有Bi2S3沉淀生成

【解析】

輝鉍礦(主要成分是Bi2S3、還含PbO2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:Bi2S3+6FeCl3=2BiCl3+6FeCl2+3S,鹽酸是防止FeCl3BiCl3水解生成不溶性沉淀,所以得到濾渣為S,濾液中含有Bi3+,H+Pb2+,濾液冷卻結晶可以得到PbCl2,然后回收鉛;再次過濾得到的濾液中加入鐵粉過濾得到海綿鉍,置換液主要是氯化亞鐵;對海綿鉍進行熔鑄、精煉得到金屬鉍;置換液中再通入氯氣得到氯化鐵溶液可以循環(huán)使用。

(1)同周期,從上往下,氫化物的穩(wěn)定性逐漸降低,故鉍的氫化物的熱穩(wěn)定性小于氨氣;
(2)為了提高浸出率,可采取的措施有將礦石粉粹、攪拌,以增大接觸面接,也可適當增大氯化鐵溶液的濃度、適當升高溫度等;
(3)浸出時,PbO2 生成PbCl2,Pb的化合價降低,則浸出液中HCl化合價升高生成Cl2,化學方程式為PbO2+4HCl=PbCl2+Cl2↑+2H2O;由于PbCl2難溶于冷水,易溶于熱水,可對濾液進行冷卻結晶然后過濾分離回收PbCl2;置換液為FeCl2,可將浸出時產生的Cl2通入置換液中,使FeCl2轉化為FeCl3循環(huán)利用,同時防止污染環(huán)境;
(4)電解時金屬鉍需要被氧化生成Bi3+,電極池中陽極得電子發(fā)生氧化反應,所以粗鉍為電解池的陽極;陰極得電子發(fā)生還原反應,根據(jù)電解質溶液中的離子種類可知陰極應是氫離子得電子生成氫氣,所以電解總反應為;
(5)Cu2+恰好沉淀完全即溶液中c(Cu2+)=1×10-5molL-1,則此時溶液中c(S2-)=,此時Qc(Bi2S3)=0.012×()3=2.16×10-95Ksp(Bi2S3)=1.8×-99,故有Bi2S3沉淀生成。

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(2)的化學方程式是__________________

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的結構簡式是_______________________。

的化學方程式是________________________。

(4)下列說法正確的是_________________

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b.中所有碳原子一定在同一平面上

c.的同分異構體中能使溶液顯色的共有1l

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