Question

铋及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，含杂质、等）制备的工艺如下（已知水解能力：）

回答下列问题：

(1)为了提高浸出率，可采取的措施有_______________。（任写一条）

(2)“浸出”时与溶液反应的化学方程式为__________________________，盐酸的作用_________________________________________。

(3)“母液2”中主要溶质的化学式为________。

(4)“粗铋”中含有的主要杂质是Pb，可通过电解精炼除杂。电解质为熔融、KC1，电解后精铋留在粗铋电极下方电解槽底部。电解时，粗铋与电源_____（填“正”或“负”）极相连。阴极的电极反应为__________________________，铅元素的金属性比铋元素______。（填“强”“弱”或“不能确定”）。

(5)碱式硝酸铋直接灼烧也能得到，上述工艺中转化为碱式碳酸铋再灼烧的优点是_________。

(6)常温下，向浓度均为的、的混合溶液中滴加溶液，先生成__________沉淀，通过计算说明______________________________。[已知：K_sp(PbS) = 3.0×10^-28，K_sp(Bi₂S₃) = 1.0×10^-20]

Answer

将矿石粉粹、搅拌、适当增大氯化铁溶液的浓度、适当升高温度等 Bi2S3+6FeCl3=2BiCl3+6FeCl2+3S 抑制Bi3+水解，提高Bi的产率 NH4NO3 正 Pb2++2e-=Pb 强 没有氮氧化物等污染性气体产生 PbS Pb2+开始沉淀时，c(S2-)==3.010-27mol/L；Ksp(Bi2S3)=0.12×c3(S2-)=1.0×10-20，则Bi3+开始沉淀的c(S2-)=10-6mol/L，所以PbS先沉淀。

【解析】

(1)为了提高浸出率，采取的措施可从增大接触面积、升高温度、增大浓度等方面考虑。

(2)“浸出”时与溶液反应，从产物有S考虑，反应为氧化还原反应，Fe3+应表现出氧化性，加入盐酸，其作用应从Bi3+水解分析。

(3)碱式硝酸铋中加入碳酸铵，转化为碱式碳酸铋，由此可得出“母液2”中主要溶质。

(4)电解时，铅应失电子，粗铋与电源正极相连。从电解液考虑，阴极应为Pb2+得电子生成Pb，从而得出铅元素的金属性比与铋元素的关系。

(5)上述工艺中转化为碱式碳酸铋再灼烧的优点应从产物对环境的影响进行分析。

(6)利用两种物质的溶度积常数进行计算，求出所需S2-的最低浓度，通过比较确定先生成沉淀的物质。

(1)为了提高浸出率，可采取的措施有将矿石粉粹、搅拌、适当增大氯化铁溶液的浓度、适当升高温度等。答案为：将矿石粉粹、搅拌、适当增大氯化铁溶液的浓度、适当升高温度等；

(2)“浸出”时与溶液反应，生成Bi3+、Fe2+和S，化学方程式为Bi2S3+6FeCl3=2BiCl3+6FeCl2+3S，盐酸的作用抑制Bi3+水解，提高Bi的产率。答案为：Bi2S3+6FeCl3=2BiCl3+6FeCl2+3S；抑制Bi3+水解，提高Bi的产率；

(3)“母液2”中主要溶质应为NO3-与NH4+结合成的物质，其化学式为NH4NO3。答案为：NH4NO3；

(4)电解后精铋留在粗铋电极下方电解槽底部，则Pb应转化为离子进入溶液。从而得出电解时，粗铋与电源正极相连。阴极的电极反应为Pb2++2e-=Pb，铅元素先失电子，则其金属性比铋元素强。答案为：正；Pb2++2e-=Pb；强；

(5)碱式硝酸铋直接灼烧也能得到，上述工艺中转化为碱式碳酸铋再灼烧的优点是没有氮氧化物等污染性气体产生。答案为：没有氮氧化物等污染性气体产生；

(6)Pb2+开始沉淀时，c(S2-)==3.010-27mol/L，Ksp(Bi2S3) =0.12×c3(S2-)=1.0×10-20，则Bi3+开始沉淀的c(S2-)=10-6mol/L，所以PbS先沉淀。答案为：PbS；Pb2+开始沉淀时，c(S2-)==3.010-27mol/L，Ksp(Bi2S3) =0.12×c3(S2-)=1.0×10-20，则Bi3+开始沉淀的c(S2-)=10-6mol/L，所以PbS先沉淀。