Question

（共14分）（1）美国麻省理工学院(MIT)近年来设计出镁锑液态金属电池，其工作原理如图所示，负极金属失去电子，并通过外电路做功，而负极金属离子化后通过熔盐迁移到正极并与正极金属合金化；充电则执行相反的过程。

写出电池放电时的正极反应式为                                  。

（2）我国锑的蕴藏量占世界第一位，辉锑矿（Sb₂S₃）是其主要矿物。某冶金课题组进行三氯化锑水溶液的电解研究，然后利用电解过程中阳极生成的五氯化锑作为浸出剂，对辉锑矿进行酸性浸出；从而实现浸出-电解的闭路循环，解决了传统炼锑过程中“工业三废”排放量大的问题。流程如图：

①写出锑元素在周期表中的位置                   。

②“工业三废”指的是                           。

③电解过程中阳极主要是Sb³⁺被氧化成Sb⁵⁺。请写出阴极的电极反应式            。

④根据流程图写出“浸出”步骤发生反应的化学方程式         。

⑤已知浸出液中除Sb³⁺外，还有Cu²⁺、Pb²⁺等重金属离子，其中c(Cu²⁺)=1.6×10^－3mol·L^－1，向浸出液中加入硫化钠至溶液中的Cu²⁺刚好完全沉淀，则c(S^2－)=      。（已知K_sp(CuS)=8×10^－45   K_sp(PbS)=3.4×10^－28）

⑥还原除砷的原理是：在大于4mol·L^－1的HCl溶液中，以次磷酸钠（Na₃PO₂）做还原剂，保持微沸温度，使AsCl₃被还原为棕色单质砷沉淀，请配平该反应的化学方程式:

AsCl₃ +   Na₃PO₂ +   HCl +   H₂O =   As ↓+   H₃PO₃ +   NaCl

Answer

（14分）（1）Mg2++2e- = Mg （2分）

（2）①第五周期第VA族（2分） ； ②废气、废水（废液）、废渣（2分）

③Sb3++3e- = Sb （2分）；④Sb2S3 + 3SbCl5=5SbCl3 + 3S (2分)

⑤8×10－40（2分） ； ⑥2AsCl3+3Na3PO2+3 HCl +3H2O=2As ↓+3 H3PO3+9NaCl （2分）。

【解析】

试题分析：（1）根据图示可知，在负极Mg失去电子，被氧化，发生氧化反应，电极反应式是：Mg-2e-=Mg2+，在正极，Mg2+得到电子，被还原，发生还原反应，电池放电时的正极反应式为Mg2++2e- = Mg；（2）①写出锑元素在周期表中的位置是第五周期第VA族；②“工业三废”指的是废气、废水（废液）、废渣；③电解过程中阳极主要是Sb3+被氧化成Sb5+。在阴极的电极反应式是：Sb3++3e- = Sb；④根据流程图可知：在“浸出”步骤发生反应的化学方程式是Sb2S3 + 3SbCl5=5SbCl3 + 3S；⑤已知浸出液中除Sb3+外，还有Cu2+、Pb2+等重金属离子，其中c(Cu2+)=1.6×10－3mol·L－1，向浸出液中加入硫化钠至溶液中的Cu2+刚好完全沉淀，则此时c(Cu2+)=1.0×10－5mol/L，c(S2－)= 8×10－45÷1.0×10－5=8×10－40 mol/L。⑥根据电子守恒和原子守恒可得，反应的化学方程式是: 2AsCl3+3Na3PO2+3 HCl +3H2O=2As ↓+3 H3PO3+9NaCl。

考点：考查原电池的反应原理、元素的位置、沉淀溶解平衡常数的应用、化学反应方程式的书写的知识。