Question

碱式碳酸铋片[主要成分(BiO)₂CO₃]可用于治疗慢性胃炎及缓解胃酸过多引起的胃病。由菱铋矿(主要成分为nBi₂O₃·mCO₂·H₂O，含杂质SiO₂、CuS等)制备(BiO)₂CO₃的一种工艺如图：

试回答下列问题：

(1)为提高①的“酸溶”速率，可以采取的措施是__________(任写一种)。

(2)①中酸溶解率与接触时间及溶液的pH之间的关系如图，据此分析，“酸溶”的最佳条件为__________；滤渣的主要成分是__________。

(3)“酸溶”后溶液必须保持强酸性，以防止铋元素流失，原理是__________。

(4)②中得到“海绵铋”的离子方程式为__________。

(5)④中反应的化学反应方程式为__________。

(6)25℃时，向浓度均为0.1mol·L^－1的Fe^2＋、Cu^2＋、Bi^3＋的混合溶液中滴加Na₂S溶液，当Fe^2＋恰好沉淀完全时，所得溶液c(Cu^2＋)：c(Bi^3＋)＝__________。(忽略Na₂S溶液所带来的体积变化)。

资料：①有关溶度积数据见表：

难溶物质	FeS	CuS	Bi2S3
Ksp(25℃)	6.3×10^-^18	6.3×10^-^36	1.6×10^-^20

②溶液中的离子浓度小于等于10^－5mol·L^－1时，认为该离子沉淀完全。

Answer

搅拌(适当升温或粉碎原料等合理) pH=0.34、接触时间60min CuS、SiO2 防止铋离子水解 2Bi3＋＋3Fe=3Fe2＋＋2Bi Bi(NO3)3＋2NH3·H2O=BiONO3↓＋2NH4NO3＋H2O 1.0×10－22

【解析】

菱铋矿的主要成分为nBi2O3·mCO2·H2O，含杂质SiO2、CuS等，酸溶时SiO2、CuS不溶转化为滤渣，过滤后向滤液中加入铁还原Bi3＋得到海绵铋，然后加入硝酸氧化得到硝酸铋，加入氨水生成碱式硝酸铋，最后加入碳酸氢铵溶液、脱水得到碱式碳酸铋，据此解答。

(1)根据外界条件对反应速率的影响可知为提高①的“酸溶”速率，可以采取的措施是搅拌或适当升温或粉碎原料等合理。

(2)根据图像可知60min时溶解率不再发生变化，pH为0.34时溶解率达到最高，所以①中“酸溶”的最佳条件为pH=0.34、接触时间60min；根据以上分析可知滤渣的主要成分是CuS、SiO2。

(3)为防止铋离子水解，因此“酸溶”后溶液必须保持强酸性，以防止铋元素流失。

(4)根据以上分析可知②中得到“海绵铋”的离子方程式为2Bi3＋＋3Fe=3Fe2＋＋2Bi。

(5)④中加入氨水得到碱式硝酸铋，反应的化学反应方程式为Bi(NO3)3＋2NH3·H2O=BiONO3↓＋2NH4NO3＋H2O。

(6)25℃时，向浓度均为0.1mol·L－1的Fe2＋、Cu2＋、Bi3＋的混合溶液中滴加Na2S溶液，当Fe2＋恰好沉淀完全时溶液中c(S2－)＝mol/L＝6.3×10－13mol/L，则所得溶液c(Cu2＋)＝mol/L＝1.0×10－23mol/L，由于c2(Bi3＋)·c3(S2－)＜1.6×10-20，所以Bi3＋不沉淀，则c(Cu2＋)：c(Bi3＋)＝1.0×10－23：0.1＝1.0×10－22。