1、
金属铋在自然界中的量极少,用途非常广泛,通常以辉铋矿为原料提取金属铋,工艺流程如图所示:
已知:①辉铋矿主要成分是Bi2S3,还含少量Bi2O3、SiO2、铁的氧化物和硫化物等。
②Bi2O3能溶于酸,NaBiO3不溶于水。
③常温下,Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38,Ksp[Bi (OH)3]=4×10-30;Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16;
回答下列问题:
(1)写出酸浸氧化时Bi2S3被氧化成硫单质的化学方程式_______________。
(2)滤渣1的成分为_______________。
(3)除杂剂的作用a.调节溶液pH,b_______________,写出一种能提高产物产量的除杂剂_______________。
(4)滤液2还可用来制备NaBiO3,可向滤液2中加入NaOH和NaClO溶液制取NaBiO3,写出该反应的离子方程式_______________。
(5)滤液2采用电解法制取金属铋单质,阳极产物处理后可继续循环使用,电解装置如图所示。
①交换膜类型为_______________(填“Cl-”或“OH-”)交换膜。
②阳极电极反应式为_______________。
Bi2S3+6HCl+NaClO3=2BiCl3+NaCl+3S↓+3H2O S和SiO2 除去杂质Fe3+ Bi2O3或Bi(OH)3 Na++Bi3++C1O-+4OH-=NaBiO3↓+Cl-+2H2O Cl- Cl-+6OH--6e-=ClO3-+3H2O
辉铋矿酸浸氧化后过滤,得到滤渣1为不溶于酸的二氧化硅和Bi2S3被氧化后生成的硫单质,滤液1中含有BiCl3、NaCl,FeCl3等,为了避免引入新杂质,则加入的除杂试剂可以是Bi2O3或Bi(OH)3,目的是调节pH使铁离子转化成氢氧化铁除去,滤液2中的主要成分为氯化钠和BiCl3,经电解得到铋单质。
(1)酸浸氧化时Bi2S3被氧化成硫单质的化学方程式为Bi2S3+6HCl+NaClO3=2BiCl3+NaCl+3S↓+3H2O,故答案为:Bi2S3+6HCl+NaClO3=2BiCl3+NaCl+3S↓+3H2O;
(2)由分析知,滤渣1的成分为S和SiO2,故答案为:S和SiO2;
(3)由分析知,可用Bi2O3或Bi(OH)3调节pH使铁离子转化成氢氧化铁沉淀除去,故答案为:除去杂质Fe3+;Bi2O3或Bi(OH)3;
(4)滤液2中的主要成分为氯化钠和BiCl3,加入NaOH和NaClO溶液制取NaBiO3时发生反应的离子方程式为Na++Bi3++C1O-+4OH-=NaBiO3↓+Cl-+2H2O,故答案为:Na++Bi3++C1O-+4OH-=NaBiO3↓+Cl-+2H2O;
(5)①氯离子为阴离子,电解时,氯离子在阳极放电,氯离子移向阳极,则交换膜类型为Cl-交换膜,故答案为:Cl-;
②阳极电极附近氯离子放电转化为氯酸根,电极反应式为Cl-+6OH--6e-=ClO3-+3H2O,故答案为:Cl-+6OH--6e-=ClO3-+3H2O。
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