Question

9．某研究小組采用礦漿電解法從復(fù)雜銻鉛礦（主要成分為Sb₂S₃、PbS、FeS）提取金屬銻，實(shí)現(xiàn)了銻、鉛的一步分離．其工藝流程圖如下：

已知：①Sb³⁺+6Cl??SbCl₆³?
②

物質(zhì)	Sb2S3	PbS	FeS	PbCl2	PbCO3
Ksp	2×10?93	1×10?28	6×10?18	1.6×10?5	7.4×10?14

（1）加入NH₄Cl可以提高電解時(shí)SbCl₃在陽極區(qū)的溶解度，理由是提高氯離子濃度，使Sb³⁺+6Cl^-?SbCl₆^3-正向移動(dòng)．
（2）Sb₂S₃在陽極區(qū)因硫元素被氧化而溶解，寫出電極反應(yīng)式Sb₂S₃+12Cl^--6e^-=3S+2SbCl₆^3-或Sb₂S₃-6e^-=3S+2Sb³⁺； Sb₂S₃也可以被電解生成的Fe³⁺溶解，反應(yīng)的離子方程式為6Fe³⁺+Sb₂S₃+12Cl^-=6Fe²⁺+3S+2SbCl₆^3-或6Fe³⁺+Sb₂S₃=3S+2Sb³⁺+6Fe²⁺．
（3）陽極渣中含鉛化合物的化學(xué)式為PbCl₂．
（4）步驟Ⅱ反應(yīng)選擇在40～50℃進(jìn)行，溫度不宜過高的原因是防止NH₄HCO₃分解．
（5）單質(zhì)硫在煤油中的溶解度曲線如圖2．利用煤油為溶劑將濾渣中的碳酸鉛和單質(zhì)硫分離，步驟Ⅲ的操作方法是：用熱煤油溶解，趁熱過濾；將濾液冷卻，過濾．
（6）步驟Ⅳ，先加入NaClO₃試劑將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe₂O₃•nH₂O除去，則氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1：6．

Answer 1

分析 （1）銻鉛礦（主要成分為Sb₂S₃、PbS、FeS）加入氯化銨和鹽酸與礦漿電解槽中電解，溶液中存在平衡Sb³⁺+6Cl??SbCl₆³?分析；
（2）Sb₂S₃在陽極區(qū)因硫元素被氧化而溶解，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成S和SbCl₆^3-或S和Sb³⁺；Sb₂S₃也可以被電解生成的Fe³⁺溶解發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成單質(zhì)硫和SbCl₆^3-或S和Sb³⁺；
（3）流程分析可知陽極渣加入碳酸氫銨溶解過濾得到氯化銨溶液和濾渣，利用煤油為溶劑將濾渣中的碳酸鉛和單質(zhì)硫分離，說明電解過程中硫元素被氧化得到鉛的化合物為二氯化鉛；
（4）碳酸氫銨受熱易發(fā)生分解；
（5）圖象分析可知，溫度升高煤油中溶解硫增大，利用煤油為溶劑將濾渣中的碳酸鉛和單質(zhì)硫分離，用熱煤油溶解，趁熱過濾，將濾液冷卻，過濾分離；
（6）依據(jù)元素化合價(jià)變化和氧化還原反應(yīng)電子守恒計(jì)算．

解答 解：（1）銻鉛礦（主要成分為Sb₂S₃、PbS、FeS）加入氯化銨和鹽酸與礦漿電解槽中電解，溶液中存在平衡Sb³⁺+6Cl??SbCl₆³?，加入NH₄Cl可以提高電解時(shí)SbCl₃在陽極區(qū)的溶解度是因?yàn)樘岣呗入x子濃度，使Sb³⁺+6Cl^-?SbCl₆^3-正向移動(dòng)，
故答案為：提高氯離子濃度，使Sb³⁺+6Cl^-?SbCl₆^3-正向移動(dòng)；
（2）Sb₂S₃在陽極區(qū)因硫元素被氧化而溶解，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成S和SbCl₆^3-或S和Sb³⁺，Sb₂S₃在陽極區(qū)因硫元素被氧化而溶解，電極反應(yīng)式為：Sb₂S₃+12Cl^--6e^-=3S+2SbCl₆^3-或Sb₂S₃-6e^-=3S+2Sb³⁺；Sb₂S₃也可以被電解生成的Fe³⁺溶解發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成單質(zhì)硫和SbCl₆^3-或S和Sb³⁺，反應(yīng)的離子方程式為：6Fe³⁺+Sb₂S₃+12Cl^-=6Fe²⁺+3S+2SbCl₆^3-或6Fe³⁺+Sb₂S₃=3S+2Sb³⁺+6Fe²⁺，
故答案為：Sb₂S₃+12Cl^--6e^-=3S+2SbCl₆^3-或Sb₂S₃-6e^-=3S+2Sb³⁺；6Fe³⁺+Sb₂S₃+12Cl^-=6Fe²⁺+3S+2SbCl₆^3-或6Fe³⁺+Sb₂S₃=3S+2Sb³⁺+6Fe²⁺；
（3）流程分析可知陽極渣加入碳酸氫銨溶解過濾得到氯化銨溶液和濾渣，利用煤油為溶劑將濾渣中的碳酸鉛和單質(zhì)硫分離，說明電解過程中硫元素被氧化得到鉛的化合物為二氯化鉛，陽極渣中含鉛化合物的化學(xué)式為；PbCl₂，
故答案為：PbCl₂；
（4）碳酸氫銨受熱易發(fā)生分解，步驟Ⅱ反應(yīng)選擇在40～50℃進(jìn)行，溫度不宜過高的原因是防止NH₄HCO₃分解，
故答案為：防止NH₄HCO₃分解；
（5）圖象分析可知，溫度升高煤油中溶解硫增大，利用煤油為溶劑將濾渣中的碳酸鉛和單質(zhì)硫分離，用熱煤油溶解，趁熱過濾，將濾液冷卻，過濾分離，
故答案為：用熱煤油溶解，趁熱過濾；將濾液冷卻，過濾；
（6）依據(jù)元素化合價(jià)變化和氧化還原反應(yīng)電子守恒計(jì)算，NaClO₃做氧化劑氯元素化合價(jià)降低得到氯離子，NaClO₃～Cl^-～6e^-，F(xiàn)e²⁺轉(zhuǎn)化為Fe₂O₃•nH₂O除去，F(xiàn)e2+離子被氧化生成鐵離子，F(xiàn)e²⁺～Fe³⁺～e^-，電子守恒得到NaClO₃～6Fe²⁺～6e^-，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1：6，
故答案為：1：6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離提純的方法和過程分析，主要是電解原理理解、氧化還原反應(yīng)離子方程式書寫、電子守恒計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．