Question

硫是一种半导体材料，属于稀散金属，被誉为“现代工业、国防与尖端技术的维生素，创造人间奇迹的桥梁”，是当代高技术新材料的支撑材料。以碲化亚铜渣（主要物相为Cu₂Te、Cu、CuSO₄•5H₂O、Au、Ag等）为原料提取与制备TeO₂和单质Te的工艺流程如图所示：

已知：“水解”反应为H₂TeO₃(亚碲酸)=TeO₂↓+H₂O。

回答下列问题：

（1）Cu₂Te中Te的化合价为___。

（2）“酸浸”时，要使6molCu溶解，与Cu反应的NaC1O₃的物质的量为___。

（3）写出“酸浸”时Cu₂Te发生转化的离子方程式：___。

（4）取碲化亚铜渣100g，氯酸钠添加质量和硫酸浓度对碲化亚铜渣浸出效果的影响如图所示：

选择最佳的氯酸钠添加质量为___g，选择硫酸的浓度约为___mol/L(保留小数点后一位）。

（5）“碱浸渣”中含有的金属单质主要有___(填化学式），具有很高的经济利用价值。

（6）“碱浸液”利用硫酸调节溶液pH至5.5，沉淀出TeO₂，该过程的离子方程式为____。

（7）电沉积法是工业中制备纯Te的常用方法，以不锈钢板和普通铁板作阴、阳极，在一定的电流密度、温度下电解碱浸液，碲元素以金属Te形式在阴极析出，则阴极的电极反应式为___。

Answer

-2 2mol Cu2Te+4C1O3-+12H+=6Cu2++3H2TeO3+4Cl-+3H2O 50 0.7 Au、Ag TeO32-+2H+= TeO2↓+ H2O TeO32-+ 3H2O+ 4e-=Te+6OH-

【解析】

碲化亚铜渣（主要物相为Cu2Te、Cu、CuSO4•5H2O、Au、Ag等）加入足量硫酸溶解，其中Cu、Au、Ag不与硫酸反应，形成含有Cu+、Cu2+、Te2+、SO42-的溶液，再加入氯酸钠，在酸性条件下氯酸根离子具有强氧化性，将溶液中Cu、Cu+氧化为Cu2+，Te2+被氧化转化为H2TeO3，经过水解H2TeO3转化为TeO2，过滤后酸浸滤液中含有Cu2+、Cl-，酸滤渣的成分为Au、Ag、TeO2，向酸滤渣中加入氢氧化钠，将TeO2溶解转化Na2TeO3，在过滤，得到碱浸渣和碱浸液，碱浸渣中主要含有Au、Ag，碱浸液主要为Na2TeO3，对碱浸液电解可得到Te，向碱浸液中加入硫酸调节pH值生成TeO2，据此分析解答。

(1)碲化亚铜Cu2Te中Cu 为+1价，Te化合价为-2价；

(2) 6molCu转化为Cu2+失去12mole-，1mol NaC1O3转化为Cl-得到6mol e-，故要使6molCu溶解，与Cu反应的NaC1O3的物质的量为2mol；

(3)写出“酸浸”时，在酸性条件下氯酸根离子具有强氧化性， Te2+被氧化转化为H2TeO3，Cu2Te发生转化的离子方程式：Cu2Te+4C1O3-+12H+=6Cu2++3H2TeO3+4Cl-+3H2O；

(4)铜和碲的浸出率随氯酸钠添加质量的增加而增大，当m(NaC1O3): m(碲化亚铜渣)＞0.5时，铜浸出率变化不大，而碲的浸出率大幅度增加，因此，为降低碲得损失及铜的有效分离，选择m(NaC1O3): m(碲化亚铜渣)=0.5，碲化亚铜渣为100g，故NaC1O3添加质量为50g；铜和碲的浸出率随着硫酸浓度的增大而升高，当硫酸浓度增至70g/L时，继续增加硫酸浓度对铜的浸出率影响不大，但会显著促进碲的溶解，因此，选择硫酸质量浓度为70g/L，物质的量浓度约为≈0.7mol/L；

(5)根据分析，Au、Ag性质稳定，不与硫酸、氢氧化钠溶液反应，故 “碱浸渣”中含有的金属单质主要有Au、Ag；

(6)根据分析，碱浸液主要为Na2TeO3通过硫酸调节溶液pH过程中的离子反应方程式为TeO32-+2H+= TeO2↓+ H2O；

(7)电解碱浸液，碲元素以金属Te形式在阴极析出，则阴极的电极反应式为TeO32-+3H2O+ 4e-=Te+6OH-。