Question

铋(Bi)是一种稀有金属，目前世界年产量约4000t左右。铋的主要用途是制造易熔合金，作为冶金添加剂及制药工业等方面。铋的冶炼分为粗炼和精炼两个阶段：

Ⅰ.粗炼

辉铋矿(Bi2S3)	铋华(Bi2O3)	混合精矿(Bi2S3/ Bi2O3)
沉淀熔炼	还原熔炼	混合熔炼

Ⅱ.精炼

回答下列问题：

(1)铋在元素周期表中的位置是_______________。

(2)①还原熔炼法中还需加入一定量造渣剂(纯碱)使其与矿石中的脉石(主要为Al₂O₃)形成熔渣，写出形成熔渣反应的化学反应方程式______________________________。

②对于混合精矿，矿料中的Bi₂S₃和Bi₂O₃可在高温下彼此进行氧化还原反应生产粗铋，写出此反应的化学反应方程式______________________________。

③有些硫化铋矿也可用湿法处理，即加入三氯化铁与盐酸的混合液，可溶解硫化铋和少量天然铋，这是利用了_______________________________。

(3)电解精炼时，以_______作为阳极，__________作为阴极，电解液一般用FeCl₃/HCl。此时电解出的铋还含有砷、锑、碲杂质，需进一步除去：

①除砷、锑

在熔融粗铋中通入空气，砷、锑将优先氧化为As₂O₃及Sb₂O₃，根据上图分析其原因是________________________________。

②除碲：向除砷、锑后的熔铋中继续鼓入空气并加入NaOH，杂质碲被氧化为TeO₂随即被NaOH吸入形成亚碲酸钠，写出吸入反应的离子反应方程式_______________________。

Answer

第六周期ⅤA族 Al2O3+ Na2CO32NaAlO2+CO2↑ Bi2S3+Bi2O36Bi+3SO2↑ 三氯化铁有氧化性(其他合理答案) 粗铋 精铋 相同温度下，生成此两种氧化物的反应更有利于自发进行(其他合理答案也给分)

【解析】

(3)电解精炼时，需要被提纯的金属作为阳极被氧化成阳离子，再在阴极被还原以达到精炼的目的；

①根据△G=△H-T△S<0时反应可以自发进行进行分析；

②Te与S元素同主族，亚碲酸根应为TeO。

(1)Bi元素为83号元素，与N、P等元素同主族，位于元素周期表第六周期VA族；

(2)①Al2O3是两性氧化物，与纯碱(Na2CO3)反应时应表现酸性，参考二氧化硅和碳酸钠的反应可知该反应生成偏铝酸钠和二氧化碳，根据元素守恒可得化学方程式为Al2O3+ Na2CO32NaAlO2+CO2↑；

②Bi2S3和Bi2O3可在高温彼此进行氧化还原反应生产粗铋，结合元素守恒和价态规律，可知还会生成SO2，所以化学反应方程式为Bi2S3+Bi2O36Bi+3SO2↑；

③三氯化铁有氧化性，可以氧化硫化铋中的S元素，使其溶解；

(3)电解精炼时，需要将Bi3+还原以得到精铋，电解池中阴极发生还原反应，所以精铋作为阴极，同时粗铋作为阳极，被氧化成阳离子，再在阴极被还原以达到精炼的目的；

①△G=△H-T△S<0时反应可以自发，越小越容易自发进行，据图可知相同温度下，生成此两种氧化物的反应更有利于自发进行；

②参考SO2和NaOH的反应可知TeO2别NaOH吸入的反应方程式为。