Question

铋(Bi)与氮同族，氯氧化铋(BiOCl)广泛用于彩釉调料、塑料助剂、油漆调色、生产金属铋等。一种用火法炼铜过程产生的铜转炉烟尘(除含铋的化合物之外，还有CuSO₄、ZnSO₄、CuS、Fe₂O₃、PbSO₄及As₂O₃)制备高纯氯氧化铋的工艺流程如下：

请回答：

(1)Bi位于第六周期，其原子结构示意图为__________________________________。

(2)向“酸浸”所得浸液中加入Zn粉，充分反应后过滤，从溶液中获得ZnSO₄·7H₂O的操作为__________、过滤、洗涤、干燥。

(3)“浸铜”时，有单质硫生成，其离子方程式为____________________________。

(4)“浸铋”时，温度升高，铋的浸出率降低，其原因为____________________________。

(5)“除铅、砷”时，可以采用以下两种方法。

①加入改性HAP。浸液1与HAP的液固比(L/S)与铅、砷去除率以及后续沉铋量的关系如下表:

L/S	125:1	50:1	25:1	15:1
Pb^2+去除率/%	84.86	94.15	95.40	96.83
As^3+去除率/%	98.79	98.92	98.34	99.05
m(沉铋)/g	2.34	2.33	2.05	1.98

实验中应采用的L/S=_________________________。

②铁盐氧化法，向浸液1中加入Fe₂(SO₄)₃，并调节pH，生成FeAsO₄沉淀。欲使溶液中c(AsO₄^2-)<10^-9mol/L且不产生Fe(OH)₃沉淀，应控制pH的范围为__________。

已知:1g2=0.3:；FeAsO₄、Fe(OH)₃的K_sp分别为5×10^-23、4×10^-38。

(6)“沉铋“时需控制溶液的pH=3.0，此时BiCl₃发生反应的化学方程式为___________________。

Answer

蒸发浓缩、冷却结晶 CuS＋MnO2＋4H＋＝Cu2＋＋Mn2＋＋S＋2H2O 温度升高，盐酸挥发，反应物浓度降低 50︰1 pH＜5.3 BiCl3＋Na2CO3 = BiOCl↓＋2NaCl＋CO2↑

【解析】考查化学工艺流程，（1）Bi位于第六周期VA族，原子序数为83，其原子结构示意图为；（2）获得带有结晶水的物质时，一般采用蒸发浓缩、冷却结晶，然后过滤、洗涤、干燥；（3）浸铜时加入的物质是MnO2、稀硫酸、滤渣，得到单质硫，有：MnO2＋H＋＋CuS→S↓＋Mn2＋＋Cu2＋＋H2O，然后根据化合价升降法进行配平，离子方程式为CuS＋MnO2＋4H＋＝Cu2＋＋Mn2＋＋S↓＋2H2O；（4）浸铋时所加物质为盐酸和NaCl溶液，盐酸易挥发，温度升高，HCl挥发，反应物浓度降低；（5）①根据表格数据，L/S=50：1以后，Pb2＋、As3＋去除率虽然增加，但Pb2＋、As3＋去除率变化都不大，因此为了节省能源以及原料，L/S控制在50：1；②c(AsO43－)=10－9mol·L－1，此时c(Fe3＋)=Ksp(FeAsO4)/c(AsO43－)=5×10－21/10－9mol·L－1=5×10－12mol·L－1，此时c(OH－)==2×10－9mol·L－1，此时的pH=5.3，即pH<5.3；（6）沉铋时，加入的物质是Na2CO3，生成的BiOCl，因此有BCl3＋Na2CO3→BiOCl，根据反应特点，产物还有NaCl和CO2，化学方程式为 BiCl3＋Na2CO3 = BiOCl↓＋2NaCl＋CO2↑。