Question

【題目】鉍及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛，某研究小組用浮選過的輝鉍礦（主要成分是Bi2S3，還含少量SiO2等雜質(zhì)）制備NaBiO3，其流程如下：

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已知：①鉍酸鈉是一種難溶于水的物質(zhì)；②水解能力：Bi3+＞Fe3+。

回答下列問題：

（1）“浸取”時，為了提高浸取速率，可采取的措施有___________（任寫一條）；過濾1的濾渣中的某種主要成分可溶于一種弱酸，寫出該反應的化學方程式____________。

（2）浸取時加入過量濃鹽酸的目的是___________________________________________。

（3）寫出焙燒時生成鉍酸鈉的化學方程式____________________________________。

（4）用H2Dz(雙硫腙，二元弱酸）～CCl4絡合萃取法可從工業(yè)廢水中提取金屬離子：H2Dz先將金屬離子絡合成電中性的物質(zhì)[如Cu(HDz)2等]，再用CCl4萃取此絡合物。下圖是用上述方法處理含有Hg2+、Bi3+、Zn2+的廢水時的酸度曲線（E%表示金屬離子以絡合物形式被萃取分離的百分率）。

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①當n(Bi3＋)：n[Bi(HDz)3]=1:4時，廢水的pH=_________。

②向萃取后的CCl4中加入足量的NaOH溶液可將Bi(HDz)3中鉍元素以氫氧化物的形式沉淀下來，相應的離子方程式為_____________________________________________。

（5）取焙燒得到的NaBiO3樣品加入稀硫酸和MnSO4溶液使其完全溶解。已知NaBiO3被還原為Bi3+，Mn2+被氧化成MnO4－，試寫出該反應的離子方程式：_____________________。

Answer 1

【答案】 粉碎礦石；適當提高浸取時溫度；適當提高FeCl3溶液濃度；浸取時不斷攪拌 SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O 溶解Bi2S3，同時防止FeCl3和BiCl3水解生成不溶性沉淀，提高原料的浸出率 2Bi＋2O2＋Na2O2[Failed to download image : http://192.168.0.10:8086/QBM/2018/6/1/1957930255540224/1961602752094208/ANSWER/d7e2498fa7b540cb97423e8262e44b89.png]2NaBiO3 2.5 Bi(HDZ)3＋6OH－=Bi(OH)3↓＋3H2O＋3DZ2－ 5NaBiO3＋2Mn2＋＋14H＋=5Na＋＋5Bi3＋＋2MnO4－＋7H2O

【解析】本題是比較復雜的工業(yè)流程問題，需要仔細分析主體物質(zhì)以及其中含有的雜質(zhì)。確定每一個步驟主要的目的，最后要統(tǒng)籌分析判斷出所有的雜質(zhì)是在哪個步驟除去的。

（1）一般提高浸取速率的方法有：攪拌；加熱；將固體粉碎。可以參考初中的加快溶解的方法。另外也可以提高加入的鹽酸或者氯化鐵的濃度。但是本題要注意：鹽酸是揮發(fā)性的所以溫度不能太高；加入的已經(jīng)是濃鹽酸了，所以鹽酸濃度的提高意義不大。第一步浸取后的濾渣主要是二氧化硅，該物質(zhì)可溶于氫氟酸，方程式為：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。

（2）加入過量的濃鹽酸主要是為了盡量將原料中的Bi元素溶解在溶液中，同時也能一直鐵離子和鉍離子的水解。

（3）焙燒的原料是單質(zhì)的鉍，加入了氧氣和過氧化鈉，生成鉍酸鈉，所以方程式為：2Bi＋2O2＋Na2O2[Failed to download image : http://192.168.0.10:8086/QBM/2018/6/1/1957930255540224/1961602752094208/ANSWER/d7e2498fa7b540cb97423e8262e44b89.png]2NaBiO3。

（4）①當n(Bi3＋)：n[Bi(HDz)3]=1:4時，代表Bi3+的萃取率是80%，由圖示得到此時廢水的pH=2.5。

②向萃取后的CCl4中加入足量的NaOH溶液可將Bi(HDz)3（由題目得知這是一種電中性的絡合物，所以在離子方程式中不能拆分）中鉍元素以氫氧化物[Bi(OH)3]的形式沉淀下來，相應的離子方程式為（注意顯然H2Dz為二元弱酸，所以HDz－一定與OH－反應得到H2O和DZ2－）：Bi(HDZ)3＋6OH－=Bi(OH)3↓＋3H2O＋3DZ2－。

（5）取焙燒得到的NaBiO3樣品加入稀硫酸和MnSO4溶液使其完全溶解。已知NaBiO3被還原為Bi3+，Mn2+被氧化成MnO4－，顯然在反應物中可以補加氫離子，生成物中應該補加水，根據(jù)電子得失守恒和原子個數(shù)守恒將方程式配平，得到（注意，題目已知NaBiO3難溶，所以不可以拆分）：5NaBiO3＋2Mn2＋＋14H＋=5Na＋＋5Bi3＋＋2MnO4－＋7H2O。