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或等于1.0×10^-5mol/L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)该生产流程能实现（填化学式）的循环利用 __________。

(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，该反应的离子方程式为__________。

(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_______。

Answer

SiO2 Sb2S3＋3SbCl5=5SbCl3＋3S SbCl5、Sb 9.04×10-24mol/L 产生H2S等污染性气体或生成Sb2S3 2As3+＋3PO23-＋3H+＋3H2O=2As↓＋3H3PO3 3:2

【解析】

辉锑矿(主要成分为Sb2S3，还含有PbS、As2S3、CuO、SiO2等)加入盐酸浸取得当浸取液，浸出液中除含过量盐酸和SbCl5之外，还含有SbCl3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等，滤渣1中除了生成的S之外还有为溶解的二氧化硅，浸出液中加入Sb还原SbCl5，生成SbCl3，加入Na2S时保证Cu2+和Pb2+均沉淀完全，过滤得到滤渣2为CuS、PbS，滤液中加入Na3PO2溶液除砷，生成亚磷酸和砷单质，剩余SbCl3溶液，通电电解得到Sb，据此分析解答。

(1)分析可知滤渣1中除了S之外，含有SiO2；

(2)“浸出”时之，Sb2S3在HCl溶液中和SbCl5发生氧化还原反应，生成单质硫和+3价的氯化物，根据原子守恒及电子守恒，可得反应的化学方程式为：Sb2S3+3SbCl5=5SbCl3+3S；

(3)根据流程图可知Sb还原SbCl5为SbCl3，最后电解SbCl3溶液得到Sb单质及SbCl5，SbCl5又用于开始时溶解辉锑矿粉，所以可以循环利用的物质有SbCl5、Sb；

(4)常温下：Ksp(CuS)=1.27×10-36，Ksp(PbS)=9.04×10-29，常温下，“除铜、铅”时，Cu2+和Pb2+均沉淀完全，溶度积常数可知，当铅全部沉淀时，铜沉淀完全，溶液中离子浓度小于等于1.0×10-5mol/L时，认为该离子沉淀完全，此时溶液中的c(S2-)≥==9.04×10-24 mol/L，Na2S也不宜过多，否则会产生H2S等污染性气体或生成Sb2S3；

(5)滤液中加入Na3PO2溶液除砷，生成亚磷酸和砷单质，反应的化学方程式为：2AsCl3+3Na3PO2+3HCl+3H2O=2As+3H3PO3+9NaCl，反应的离子方程式为2As3++3PO23-+3H++3H2O=2As↓+3H3PO3；

(6)根据流程图可知：在电解时SbCl3反应生成SbCl5和Sb，电子守恒计算，Sb3+～Sb5+～2e-，Sb3+被氧化；Sb3+～Sb～3e-，Sb3+被还原，根据氧化还原反应中电子守恒可知被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素物质的量之比为3：2。