Question

铋（Bi）的无毒与不致癌性有很多特殊用途，其化合物广泛应用于电子、医药等领域。由辉铋矿（主要成分为Bi₂S₃，含杂质PbO₂等）制备Bi₂O₃的工艺如下：

回答下列问题：

（1）Bi位于元素周期表第六周期，与N、P同族，Bi的原子结构示意图为________。

（2）“浸出”时Bi₂S₃与FeCl₃溶液反应的化学方程式为________，反应液必须保持强酸性，否则铋元素会以BiOCl（碱式氯化铋）形式混入浸出渣使产率降低，原因是________（用离子方程式表示）。

（3）“置换”时生成单质铋的离子方程式为________。“母液1”中通入气体X后可循环利用，气体X的化学式为________。

（4）“粗铋”中含有的杂质主要是Pb，通过熔盐电解精炼可达到除杂的目的，其装置示意图如右。电解后，阳极底部留下的为精铋。写出电极反应式：阳极________；阴极________。

（5）碱式硝酸铋直接灼烧也能得到Bi₂O₃，上述工艺中转化为碱式碳酸铋再灼烧，除了能改良产品性状，另一优点是________。“母液2”中可回收的主要物质是________。

Answer

6FeCl3+Bi2S3=2BiCl3+6FeCl2+3S Bi3++H2O+Cl-=BiOCl+2H+ 2Bi3++3Fe=3Fe2++2Bi Cl2 Pb-2e-=Pb2+ Pb2++2e-=Pb 没有污染性气体产生 NH4NO3

【解析】（1）Bi位于元素周期表第六周期，与N、P同族，Bi原子核内有83个质子，Bi的原子结构示意图为：。

（2）由流程中从浸出渣中回收S，所以“浸出”时Bi2S3与FeCl3溶液反应生成S单质，+3价铁被还原为+2价铁，化学方程式为：6FeCl3+Bi2S3=2BiCl3+6FeCl2+3S；Bi3+水解会生成难溶物BiOCl（碱式氯化铋），方程式为：Bi3++H2O+Cl-=BiOCl+2H+，反应液必须保持强酸性，抑制水解，否则铋元素会以BiOCl（碱式氯化铋）形式混入浸出渣使产率降低。

（3）铋元素在浸出液中以Bi3+形式存在，所以加入Fe“置换”时生成单质铋的离子方程式为：2Bi3++3Fe=3Fe2++2Bi；“母液1”中含有Fe2+和Cl-，通入Cl2后生成FeCl3可循环利用。

（4）根据电解原理：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，因为电解后，阳极底部留下的为精铋，所以阳极反应为：Pb-2e-=Pb2+，由图知溶液中Pb2+在阴极放电，反应式为：Pb2++2e-=Pb。

（5）直接灼烧碱式硝酸铋也能得到Bi2O3，但还会产生污染性的氮氧化物气体，所以上述工艺中转化为碱式碳酸铋再灼烧，除了能改良产品性状，另一优点是：没有污染性气体产生；(NH4)2CO3溶液与碱式硝酸铋反应，生成碱式碳酸铋和硝酸铵，故“母液2”中可回收的主要物质是NH4NO3。

点睛：本题是一道无机工业流程题，流程很长，貌似很难，但只要把握流程中与各小题有关联的信息点，就能迅速解题。当然本题重在考查分析问题的能力，还涉及氧化还原反应原理、电解原理等知识，综合性较强。