Question

硒是典型的半导体材料，在光照射下导电性可提高近千倍。如图是从某工厂的硒化银半导体废料(含Ag₂SeO、Cu 单质)中提取硒、银的工艺流程图：

回答下列问题：

(1)写出 Se 的原子结构示意图_______。

(2)已知反应③生成一种可参与大气循环的气体单质，写出该反应的离子程式_______。

(3)已知：常温下Ag₂SO₄、AgCl的饱和溶液中阳离子和阴离子浓度关系如图所示，反应②为_______(写离子方程式)；该反应的化学平衡常数的数量级为_______。

(4)写出反应④的化学方程式________。

(5)室温下，H₂SeO₃水溶液中的H₂SeO₃、HSeO₃^-、SeO₃^2-摩尔分数随 pH 的变化如图 所示，则室温下 SeO₃^2-的 K_h_______。

(6)工业上粗银电解精炼时，电解液的pH为1.5～2，电流强度为5～10A，若电解液pH太小，电解精炼过程中在阴极除了银离子放电，还会发生_______(写电极反应式)，若用 10A 的电流电解 60min 后，得到32.4gAg，则该电解池的电解效率为_______(保留小数点后一位)。通过一定电量时阴极上实际沉积的金属质量与通过相同电量时理论上应沉积的金属质量之比叫电解效率，法拉第常数为96500C·mol^-1。

Answer

4AgCl+N2H4•H2O+4OH-=4Ag+4Cl-+N2↑+5H2O Ag2SO4(s)+2Cl-(aq)⇌2AgCl(s)+SO42-(aq) 1014 H2SeO3+2SO2+H2O=2H2SO4+Se 10-6.7 2H++2e-=H2↑ 80.4

【解析】

硒化银半导体废料(含Ag2Se、Cu单质)，加入硫酸、通入氧气，可生成硫酸铜、硫酸银和SeO2气体，SeO2和水反应生成H2SeO3，通入二氧化硫，发生氧化还原反应生成Se；蒸硒渣加入氯化钠溶液生成AgCl，过滤加入N2H4•H2O和氢氧化钠溶液，发生氧化还原反应生成Ag，电解精炼，可得到纯银，以此解答该题。

(1)Se为34号元素，位于第四周期第ⅥA族，其原子结构示意图为；；

(2)反应③生成一种可参与大气循环的气体单质，应生成氮气，该反应中银离子将氮元素氧化，结合电子守恒和元素守恒可知反应的离子方程式为4AgCl+N2H4•H2O+4OH-＝4Ag+4Cl-+N2↑+5H2O；

(3)据图可知银离子浓度相同时，氯化银饱和溶液中银离子浓度更低，说明氯化银更容易沉淀，所以反应②为硫酸银沉淀转化为氯化银的过程，离子方程式为：Ag2SO4(s)+2Cl-(aq)⇌2AgCl(s)+SO42-(aq)，据图可知Ksp(Ag2SO4)=10-5，Ksp(AgCl)=10-9.75，Ag2SO4(s)+2Cl-(aq)＝2AgCl(s)+SO42-(aq)的化学平衡常数K=== 1014.5，则化学平衡常数的数量级为1014；

(4)根据流程可知反应物为H2SeO3和SO2，该过程中二氧化硫被氧化生成硫酸，结合电子守恒和元素守恒可知方程式为H2SeO3+2SO2+H2O＝2H2SO4+Se；

(5)室温下 SeO32-的 Kh=，据图可知pH=7.3时，溶液中c(HSeO3-)=c(SeO32-)，此时溶液中c(OH-)=10-6.7mol/L，所以Kh=10-6.7；

(6)若电解液pH太小，则氢离子浓度较大，电解精炼过程中在阴极除了银离子放电，还会发生2H++2e-＝H2↑，用10A的电流电解60min，则电子的物质的量为mol=0.373mol，理论可得到0.373molAg，而得到32.4gAg，物质的量为=0.3mol，则该电解池的电解效率为×100%=80.4%。