Question

锑(Sb)及其化合物在工业上有许多用途。以辉锑矿（主要成分为Sb₂S₃，还含有PbS、As₂S₃、CuO、SiO₂等）为原料制备金属锑的工艺流程如图所示：

已知：① 浸出液中除含过量盐酸和SbCl₅之外，还含有SbCl₃、PbCl₂、AsCl₃、CuCl₂等；

②常温下：Ksp(CuS)=1.27×10^-36，Ksp(PbS)=9.04×10^-29；

③溶液中离子浓度小于等于1.0×10^-5mol·L^-1时，认为该离子沉淀完全。

（1）滤渣1中除了S之外，还有___________（填化学式）。

（2）“浸出”时，Sb₂S₃发生反应的化学方程式为_________________。

（3）“还原”时，被Sb还原的物质为_____________（填化学式）。

（4）常温下，“除铜、铅”时，Cu²⁺和Pb²⁺均沉淀完全，此时溶液中的c(S^2-)不低于______；所加Na₂S也不宜过多，其原因为_____________。

（5）“除砷”时有H₃PO₃生成，该反应的化学方程式为________________。

（6）“电解”时，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为_______。

（7）一种突破传统电池设计理念的镁-锑液态金属储能电池工作原理如图所示：

该电池由于密度的不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成不变。充电时，C1^-向_____（填“上”或“下”）移动；放电时，正极的电极反应式为________。

Answer

SiO2 Sb2S3＋3SbCl5＝5SbCl3＋3S SbCl5 9.04×10-24 mol·L－1 产生H2S等污染性气体或生成Sb2S3 2AsCl3＋3Na3PO2＋3HCl＋3H2O＝2As＋3H3PO3＋9NaCl 3︰2 下 Mg2＋＋2e－＝Mg

【解析】(1)辉锑矿的主要成分为Sb2S3，还含有PbS、As2S3、CuO、SiO2等)，在加入盐酸和SbCl5后，根据浸出液中除含过量盐酸和SbCl5之外，还含有SbCl3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等，Sb2S3、PbS、As2S3、CuO都被溶解，只有SiO2不溶，滤渣1中除了S之外，还有二氧化硅，故答案为：SiO2；

(2)“浸出”时，Sb2S3与SbCl5发生氧化还原反应，反应的化学方程式为Sb2S3＋3SbCl5＝5SbCl3＋3S ，故答案为：Sb2S3＋3SbCl5＝5SbCl3＋3S ；

(3)根据流程图和，浸出中含有少量SbCl5，经过“还原”等操作后得到SbCl3，因此SbCl5被Sb还原，故答案为：SbCl5；

(4)根据常温下：Ksp(CuS)=1.27×10-36，Ksp(PbS)=9.04×10-29；将Cu2+和Pb2+均沉淀完全时，c(S2-)分别不低于=1.27×10-31 mol/L、=9.04×10-24 mol/L，因此c(S2-)不低于9.04×10-24 mol/L，过量的硫化钠能够溶液中的酸反应放出污染空气的硫化氢，过量的硫化钠还能与SbCl3生成沉淀，因此所加Na2S也不宜过多，故答案为：9.04×10-24 mol/L；产生H2S等污染性气体或生成Sb2S3；

(5)“除砷”时除了生成As外，还有H3PO3生成，反应的化学方程式为2AsCl3＋3Na3PO2＋3HCl＋3H2O＝2As＋3H3PO3＋9NaCl，故答案为：2AsCl3＋3Na3PO2＋3HCl＋3H2O＝2As＋3H3PO3＋9NaCl；

(6)根据流程图，“电解”时，SbCl3反应生成SbCl5和Sb，根据化合价升降守恒，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的物质的量之比为3:2，质量之比为3:2，故答案为：3:2；

(7)中间层熔融盐为电解质溶液，根据电流方向，镁液为电池的负极，充电时，镁极为阴极，阴离子向阳极移动，即向下移动，放电时，镁液为电池的负极，电极反应为Mg -2e－=Mg2＋，正极发生还原反应，电极反应式为Mg2＋＋2e－＝Mg，故答案为：下；Mg2＋＋2e－＝Mg；