Question

【題目】隨著人們對硒的性質(zhì)深入認(rèn)識及產(chǎn)品硒的純度提高，硒的應(yīng)用范圍越來越廣。某科學(xué)小組以硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的含硒物料（主要含S、Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2等）提取硒，設(shè)計流程如下：

回答下列問題：

(1)“脫硫”時，測得脫硫率隨溫度的變化如圖。隨著溫度的升高，脫硫率呈上升趨勢，其原因是______。最佳溫度是________。

(2)“氧化酸浸”中，Se轉(zhuǎn)化成H2SeO3，該反應(yīng)的離子方程式為_____________。

(3)采用硫脲[(NH2)2CS]聯(lián)合亞硫酸鈉進行“控電位還原”，將電位高的物質(zhì)先還原，電位低的物質(zhì)保留在溶液中，以達到硒與雜質(zhì)金屬的分離。下表是“氧化酸浸”液中主要粒子的電位。

①控制電位在0.740～1.511V范圍內(nèi)，在氧化酸浸液中添加硫脲，可選擇性還原ClO2。該過程的還原反應(yīng)（半反應(yīng)）式為___________。

②為使硒和雜質(zhì)金屬分離，用亞硫酸鈉還原時的最低電位應(yīng)控制在_____V。

(4)粗硒的精制過程：Na2SO3浸出[Se轉(zhuǎn)化成硒代硫酸鈉（Na2SeSO3）]→Na2S凈化→H2SO4酸化等步驟。

①凈化后的溶液中c(S2-)達到0.026 mol·L－1，此時溶液中的c(Cu2+)的最大值為________，精硒中基本不含銅。[Ksp(CuS)=1.3×10－36]

②硒代硫酸鈉酸化生成硒的化學(xué)方程式為____________。

(5)對精硒成分進行熒光分析發(fā)現(xiàn)，精硒中鐵含量為32 μg·g－1，則精硒中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________ %，與粗硒中鐵含量為0.89%相比，鐵含量明顯降低。

Answer 1

【答案】溫度升高，單質(zhì)硫在煤油中的溶解度增加 95℃ 4ClO3－+ 4H+ + Se＝4ClO 2↑+ H2O + H2SeO3 ClO2 + 4H+ + 5e-＝Cl－ + 2H2O 0.345 5.0×10－35 mol·L－1 Na2SeSO3 + H2SO4＝Na2SO4 + Se↓+ SO2↑+ H2O 3.2×10－3

【解析】

(1)結(jié)合含硒物料的成分和脫硫率隨溫度的變化圖分析；

(2)“氧化酸浸”中，Se在酸性條件下，與氯酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成H2SeO3；

(3)①根據(jù)表格數(shù)據(jù)，控制電位在0.740～1.511V范圍內(nèi)，ClO2被還原為Cl-；

②結(jié)合題意，根據(jù)“氧化酸浸”液中主要粒子的電位表數(shù)據(jù)，分析使硒和雜質(zhì)金屬分離最低電位；

(4) ①利用溶度積表達式Ksp(CuS)= c(S2-) c(Cu2+)，結(jié)合已知條件計算；

②根據(jù)精制流程，硒代硫酸鈉與硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硒單質(zhì)；

(5)根據(jù)1g精硒中鐵含量來計算鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(1)含硒物料（主要含S、Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2等）中含有硫單質(zhì)，向物料中加入煤油，硫轉(zhuǎn)移到煤油中，說明硫易溶于煤油，結(jié)合脫硫率隨溫度的變化圖曲線變化，溫度越高，硫單質(zhì)在煤油中的溶解度越大，且溫度控制在95℃脫硫率最高；

(2)“氧化酸浸”中，Se在酸性條件下，與氯酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成H2SeO3，離子反應(yīng)方程式為：4ClO3－+ 4H+ + Se＝4ClO 2↑+ H2O + H2SeO3；

(3)①根據(jù)表格數(shù)據(jù)，控制電位在0.740～1.511V范圍內(nèi)，在酸性條件下，ClO2得電子被還原為Cl-，該過程的還原反應(yīng)（半反應(yīng)）式為：ClO2+4H++5e-=Cl－+2H2O；

②根據(jù)題意，電位高的物質(zhì)先還原，電位低的物質(zhì)保留在溶液中，以達到硒與雜質(zhì)金屬的分離，結(jié)合“氧化酸浸”液中主要粒子的電位表數(shù)據(jù)，金屬離子的電位都低于0.345，要使硒與雜質(zhì)金屬的分離，最低電位要不低于0.345；

(4) ①已知：c(S2-)=0.026 mol·L－1，Ksp(CuS)＝c(S2-)·c(Cu2+)=1.3×10－36，c(Cu2+)= =5.0×10－35 mol·L－1；

②根據(jù)精制流程：Na2SO3浸出[Se轉(zhuǎn)化成硒代硫酸鈉（Na2SeSO3）]→Na2S凈化→H2SO4，硒代硫酸鈉與硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硒單質(zhì)，化學(xué)方程式為：Na2SeSO3 + H2SO4＝Na2SO4 + Se↓+ SO2↑+ H2O；

(5)設(shè)精硒的質(zhì)量為1g，則1g精硒中含有的鐵的質(zhì)量=32 μg·g－1×1g=32μg=3.2×10-5g，則精硒中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)==3.2×10－3%。