Question

金属铋在自然界中的量极少，用途非常广泛，通常以辉铋矿为原料提取金属铋，工艺流程如图所示：

已知：①辉铋矿主要成分是Bi₂S₃，还含少量Bi₂O₃、SiO₂、铁的氧化物和硫化物等。

②Bi₂O₃能溶于酸，NaBiO₃不溶于水。

③常温下，K_sp[Fe(OH)₃]=4×10^-38,K_sp[Bi    (OH)₃]=4×10^-30；K_sp[Fe(OH)₂]=8.0×10^-16；

回答下列问题：

（1）写出酸浸氧化时Bi₂S₃被氧化成硫单质的化学方程式_______________。

（2）滤渣1的成分为_______________。

（3）除杂剂的作用a.调节溶液pH,b_______________，写出一种能提高产物产量的除杂剂_______________。

（4）滤液2还可用来制备NaBiO₃,可向滤液2中加入NaOH和NaClO溶液制取NaBiO₃,写出该反应的离子方程式_______________。

（5）滤液2采用电解法制取金属铋单质，阳极产物处理后可继续循环使用，电解装置如图所示。

①交换膜类型为_______________（填“Cl^-”或“OH^-”)交换膜。

②阳极电极反应式为_______________。

Answer

Bi2S3+6HCl+NaClO3=2BiCl3+NaCl+3S↓+3H2O S和SiO2 除去杂质Fe3+ Bi2O3或Bi(OH)3 Na++Bi3++C1O-+4OH-=NaBiO3↓+Cl-+2H2O Cl- Cl-+6OH--6e-=ClO3-+3H2O

【解析】

辉铋矿酸浸氧化后过滤，得到滤渣1为不溶于酸的二氧化硅和Bi2S3被氧化后生成的硫单质，滤液1中含有BiCl3、NaCl，FeCl3等，为了避免引入新杂质，则加入的除杂试剂可以是Bi2O3或Bi(OH)3，目的是调节pH使铁离子转化成氢氧化铁除去，滤液2中的主要成分为氯化钠和BiCl3，经电解得到铋单质。

（1）酸浸氧化时Bi2S3被氧化成硫单质的化学方程式为Bi2S3+6HCl+NaClO3=2BiCl3+NaCl+3S↓+3H2O，故答案为：Bi2S3+6HCl+NaClO3=2BiCl3+NaCl+3S↓+3H2O；

（2）由分析知，滤渣1的成分为S和SiO2，故答案为：S和SiO2；

（3）由分析知，可用Bi2O3或Bi(OH)3调节pH使铁离子转化成氢氧化铁沉淀除去，故答案为：除去杂质Fe3+；Bi2O3或Bi(OH)3；

（4）滤液2中的主要成分为氯化钠和BiCl3，加入NaOH和NaClO溶液制取NaBiO3时发生反应的离子方程式为Na++Bi3++C1O-+4OH-=NaBiO3↓+Cl-+2H2O，故答案为：Na++Bi3++C1O-+4OH-=NaBiO3↓+Cl-+2H2O；

（5）①氯离子为阴离子，电解时，氯离子在阳极放电，氯离子移向阳极，则交换膜类型为Cl-交换膜，故答案为：Cl-；

②阳极电极附近氯离子放电转化为氯酸根，电极反应式为Cl-+6OH--6e-=ClO3-+3H2O，故答案为：Cl-+6OH--6e-=ClO3-+3H2O。