Question

【题目】锑(Sb)广泛用于生产各种阻燃剂、陶瓷、半导体元件、医药及化工等领域。以辉锑矿(主要成分为的Sb2S3，还含有As2S5、PbS、CuO和SiO2等)为原料制备金属锑，其一种工艺流程如下：

已知：I．浸出液主要含盐酸和SbC13，还含SbC15、CuC12、AsC13和PbC12等杂质。

II．25℃时，Ksp(CuS)=1.0×10-36，Ksp(PbS)=9.0×10-29。

回答下列问题：

(1)“酸浸”过程中SbC15和Sb2S3发生反应有一种单质和还原产物SbC13生成，则滤渣I的成分是_______________(填化学式)。

(2)写出“还原”反应的化学方程式_____________________。

(3)已知浸出液中c(Cu2+)=0.0lmol·L-1、c(Pb2+)=0.10mol·L-1。在沉淀铜、铅过程中，缓慢滴加极稀的硫化钠溶液，先产生的沉淀是_____________(填化学式)；当CuS、PbS共沉时，=_________。

(4)在“除砷”过程中，氧化产物为H3PO4，则该反应中氧化剂、还原剂的物质的量之比为__________________。

(5)在“电解”过程中，以惰性材料为电极，阳极的电极反应式为___________________，继而发生反应_________________(写出离子方程式)以实现溶液中Sb元素的循环使用。“电解”中单位时间内锑的产率与电压大小关系如图所示。当电压超过U0V时，单位时间内产率降低的原因可能是________________。

Answer 1

【答案】S、SiO2 3SbCl5+2Sb=5SbCl3 CuS 9.0×107 4:3 2Cl--2e-=Cl2 Sb3+-2e-=Sb5+ H+参与了电极反应

【解析】

由工艺流程可知，辉锑矿粉经盐酸、五氯化锑溶液浸取后，过滤，向浸出液中加入适量的锑粉把过量的五氯化锑还原，然后再加入适量的硫化钠把溶液中的铜离子和铅离子沉淀，过滤，再向滤液中加入NaH2PO2除砷，得到三氯化锑溶液，电解该溶液得到锑和五氯化锑，五氯化锑循环利用。

(1)根据浸出液成分可知，“酸浸”过程中SbC15和Sb2S3反应有S和SbC13生成，则滤渣I的成分是S、SiO2。

(2)“还原”过程中Sb将SbCl5还原为SbCl3，反应的化学方程式3SbCl5+2Sb=5SbCl3。

(3)浸出液中c(Cu2+)=0.01 mol·L-1、c(Pb2+)=0.10 mol·L-1，常温下，Ksp(CuS)=1.0×10-36，铜离子开始沉淀需要的硫离子浓度为1.010-34mol/L；Ksp(PbS)=9.0×10-29，铅离子开始沉淀需要的硫离子浓度为9.010-28mol/L；故在沉淀铜、铅过程中，缓慢滴加极稀的硫化钠溶液，先产生的沉淀是CuS；当CuS、PbS共沉时，。

(4) 在“除砷”过程中，NaH2PO2是还原剂，其氧化产物为H3PO4，P的化合价由+1升高到+5，而As的化合价由+3降到0，根据得失电子守恒，该反应中氧化剂、还原剂的物质的量之比4:3。。

(5) 在“电解”过程中，以惰性材料为电极，阳极发生氧化反应，阳极的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2，继而发生反应Sb3+-2e-=Sb5+；由“电解”中锑的产率与电压大小关系示意图可知，当电压超过U0V时，锑的产率降低，其原因可能是H＋参与了电极反应。