Question

铋及其化合物在冶金、医疗、化工生产中均有重要作用。铋在自然界中的含量极少，常以游离金属和矿物的形式存在。对浮选过的辉铋矿（主要成分是Bi₂S₃，还含少量Bi₂O₃、SiO₂、Cu₂S、FeS₂等杂质）通过浸出、净化和电沉积法分离回收铋的流程：

已知：I.“氯化浸出”过程中，需分批多次加入NaC1O₃，以防生成Cl₂;

II.BiCl₃极易水解生成不溶性的BiOCl沉淀，但在浓盐酸中几乎不水解;

III.氧化性：Fe³⁺＞Cu²⁺＞Bi³⁺＞H⁺.

请回答以下问题：

（1）“氯化浸出”时，为了提高浸取速率，可采取的措施有________________（任写一条）；加入过量盐酸的主要目的是______________________.

（2）浸出渣中含有S和____________（写化学式）；浸出液中所含的金属阳离子有Na⁺、Bi³⁺及___________________.

（3）写出“氯化浸出”中Bi₂S₃所发生反应的离子方程式__________________________.

（4）“还原”过程中所发生反应的离子方程式为2Bi+3Cu²⁺=2Bi³⁺+3Cu及____________。

（5）“电解”过程的简易装置如图所示。装置中N为电源的______________（填“正”或“负”）极；阳极上发生的主要电极反应式为__________________________。

Answer

粉碎矿石(或适当提高浸取时温度合理答案) 抑制BiCl3水解生成不溶性沉淀，提高铋的浸出率 SiO2.. Cu2+、Fe3+ ClO3-+Bi2S3+6H+=3S↓+Cl-+2Bi3++3H2O Bi+3Fe3+=Bi3++3Fe2+ 负 Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O

【解析】

辉铋矿(主要成分为Bi2S3，还含少量Bi2O3、SiO2、Cu2S、FeS2等杂质)加入盐酸调节pH，并加入NaClO3，发生反应：Bi2S3+NaClO3+6HCl=2BiCl3+3S+NaCl+3H2O、Bi2O3＋6HCl= 2BiCl3+ 3H2O，3Cu2S+2NaClO3+12HCl=6CuCl2+3S+2NaCl+6H2O、2FeS2+NaClO3+6HCl=2FeCl3+4S+NaCl+3H2O，SiO2不溶，得到浸出渣为SiO2和S，浸出液中含有Bi3+、Cu2+、Fe3+，滤液中加入铋粉还原铁离子：3Fe3++Bi=Bi3++3Fe2+，加入硫化氨沉淀Cu2+，则净化液中阳离子含有Bi3+、H+和NH4+、Na+、Fe2+，将净化液与混有少量的氢氧化钠溶液电解得到铋，则石墨电极净化液的电极反应为：Bi3++3e-=Bi，发生还原反应，作阴极，故钛板为阳极发生氧化反应：Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O，c为阴离子交换膜，据此分析解答。

(1)“氯化浸出”时，为了提高浸取速率，可采取的措施有粉碎矿石(或适当提高浸取时温度合理答案)；浸出液中含有Bi3+，结合已知信息II，BiCl3极易水解生成不溶性的BiOCl沉淀，但在浓盐酸中几乎不水解，则加入过量盐酸的主要目的是抑制BiCl3水解生成不溶性沉淀，提高铋的浸出率

(2)根据分析，浸出渣中含有S和SiO2；浸出液中所含的金属阳离子有Na+、Bi3+及Cu2+、Fe3+；

(3)根据分析，“氯化浸出”中Bi2S3所发生反应的离子方程式ClO3-+Bi2S3+6H+=3S↓+Cl-+2Bi3++3H2O；

(4)“还原”过程中所发生反应的离子方程式为2Bi+3Cu2+=2Bi3++3Cu及铋粉还原铁离子，离子方程式为：3Fe3++Bi=Bi3++3Fe2+；

(5)根据分析，净化液中阳离子含有Bi3+、H+和NH4+、Na+、Fe2+，将净化液与混有少量的氢氧化钠溶液电解得到铋，则石墨电极净化液的电极反应为：Bi3++3e-=Bi，发生还原反应，作阴极，电解池中阴极与电源的负极相连，则N为负极；钛板为电解池阳极发生氧化反应：Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O。