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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__________________________。
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
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。
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