Question

【题目】利用脆硫铅锑矿（主要成分为Pb4FeSb6S14）制取锑白（Sb2O3）的湿法冶炼工艺流程如下图所示。

已知：①锑（Sb）为ⅤA族元素，Sb2O3为两性氧化物；

②“水解”时锑元素转化为SbOCl沉淀；

③Ksp[Fe(OH)2]＝8.0×10－16 mol3·L－3，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38mol4·L－4

回答下列问题：

（1）“氯化浸出”后的滤液中含有两种锑的氯化物，分别为SbCl3和___________（填化学式）。滤渣ⅰ中所含的反应产物有PbCl2和一种单质，该单质是___________。

（2）“还原”是用锑粉还原高价金属离子。其中，Sb将Fe3+转化为Fe2+的离子方程式为__________，该转化有利于“水解”时锑铁分离，理由是_________。

（3）“还原”用的Sb可由以下方法制得：用Na2S—NaOH溶液浸取辉锑精矿（Sb2S3），将其转化为Na3SbS3(硫代亚锑酸钠)—NaOH溶液。按下图所示装置电解后，阴极上得到Sb，阴极区溶液重新返回浸取作业，阴极的电极反应式为______。该装置中，隔膜是________（填“阳”或“阴”）离子交换膜。

（4）“中和”时若用NaOH溶液代替氨水，Sb2O3可能会转化为____________（填离子符号），使锑白的产量降低。

（5）锑白也可用火法冶炼脆硫铅锑矿制取，该法中有焙烧、烧结、还原和吹炼等生产环节。与火法冶炼相比，湿法冶炼的优点有____________（任写一点）。

Answer 1

【答案】SbCl5 硫（或“S”等其他合理答案） Sb + 3Fe3+＝3Fe2+ + Sb3+ Fe2+比Fe3+更不易水解生成沉淀 SbS33－+ 3e－＝Sb + 3S2－ 阳 SbO33－（或“[Sb(OH)4]－”“SbO2－”） 能耗低（或“安全性高”等其他合理答案）

【解析】

由流程可知，“氯化浸出”是将矿粉加水后再通入Cl2浸取后得到滤渣i和滤液，Cl2将脆硫铅锑矿中低价锑氧化到高价，结合“锑为V A族元素”等题给信息，不难得出滤液中所含的另一种锑的氯化物为SbCl5，同时也会将Fe2+氧化成Fe3+，S2-必然被氧化，结合题设可推知“氯化浸出”后的滤液中含SbCl5，滤渣中除了PbCl2外，还含有的一种单质是S单质；

“还原”过程是向所得滤液中加入锑粉。锑粉有还原性，加入锑还原高价金属离子，将+5价锑还原成+3价锑，选择锑粉作还原剂，一是因为锑粉不会引入新杂质离子，二是将Fe3+还原成Fe2+，有利于下一步“水解”分离得到SbOCl，由还原后锑元素的价态，可知Fe3+转化为Fe2+的离子方程式；

“水解”的目的是锑铁分离，此题中信息②给出水解的目的是将锑元素转化为SbOCl沉淀，将 Fe3+转化为Fe2+后，Fe2+更不易水解，留在滤液中，实现锑铁分离；

“中和”是向水解所得的SbOCl沉淀中加入氨水，使锑元素转化为Sb2O3nH2O，利用氨水中和SbOCl水解产生的HCl，使平衡右移。Sb2O3是两性氧化物，若使用NaOH代替氨水，可能会因NaOH过量而使Sb2O3转化为可溶性的[Sb(OH)4]-，从而导致锑白产量降低，最后洗涤、干燥得到锑白。

(1)“氯化浸出”后的滤液中含SbCl5，滤渣中除了PbCl2外，还含有的一种单质是S单质，

故答案为：SbCl5；S；

(2)Sb将Fe3+转化为Fe2+的离子方程式为Sb+3Fe3+=3Fe2++Sb3+，该转化有利于“水解”时锑铁分离，理由是Fe2+比Fe3+更不易水解生成沉淀，故答案为：Sb+3Fe3+=3Fe2++Sb3+；Fe2+比Fe3+更不易水解生成沉淀；

(3)电解池阴极上得到Sb，可知阴极的电极反应式是：SbS33－+ 3e－＝Sb + 3S2－，阴极区溶液中c(S2)增大，阳极区溶液中的Na+穿过隔膜进入阴极区，因此隔膜应选用阳离子交换膜，阴极区生成的Na2S溶液可以返回浸取作业，答案为：SbS33－+ 3e－＝Sb + 3S2－；阳；

(4)“中和”时若用NaOH溶液代替氨水，Sb2O3可能会转化为SbO33－（或“[Sb(OH)4]－” “SbO2－”），使锑白的产量降低，故答案为：SbO33－（或“[Sb(OH)4]－” “SbO2－”）；

(5)锑白也可用火法冶炼脆硫铅锑矿制取，该法中有焙烧、烧结、还原和吹炼等生产环节。与火法冶炼相比，湿法冶炼的优点有能耗低(或“安全性高”等)，故答案为：能耗低。