
?題專訓(xùn)練10 化工流程
1. 銻(Sb)及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以輝銻礦(主要成分為Sb2S3,還含有PbS、As2S3、CuO、SiO2等)為原料制備金屬銻的工藝流程如圖所示:
已知:①浸出液中除含過量鹽酸和SbCl5之外,還含有SbCl3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等;
②常溫下:Ksp(CuS)=1.27×10-36,Ksp(PbS)=9.04×10-29;
③溶液中離子濃度小于等于1.0×10-5mol·L-1時,認(rèn)為該離子沉淀完全。
(1)濾渣1中除了S之外,還有___________(填化學(xué)式)。
(2)“浸出”時,Sb2S3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。
(3)“還原”時,被Sb還原的物質(zhì)為___________(填化學(xué)式)。
(4)常溫下,“除銅、鉛”時,Cu2+和Pb2+均沉淀完全,此時溶液中的c(S2-)不低于_________;所加Na2S也不宜過多,其原因為_____________________________。
(5)“電解”時,被氧化的Sb元素與被還原的Sb元素的質(zhì)量之比為_________。
(6)一種突破傳統(tǒng)電池設(shè)計理念的鎂-銻液態(tài)金屬儲能電池工作原理如圖所示:
該電池由于密度的不同,在重力作用下分為三層,工作時中間層熔融鹽的組成不變。充電時,Cl-向_____(填“上”或“下”)移動;放電時,正極的電極反應(yīng)式為_________。
【答案】 (1). SiO2 (2). Sb2S3+3SbCl5=5SbCl3+3S (3). SbCl5 (4). 9.04×10-24 mol·L-1 (5). 產(chǎn)生H2S等污染性氣體或生成Sb2S3 (6). 3︰2 (7). 下 (8). Mg -2e-=Mg2+
【解析】(1)二氧化硅與鹽酸不反應(yīng);正確答案:SiO2;
(2)根據(jù)題給信息,Sb2S3與SbCl5反應(yīng)生成單質(zhì)硫,浸出液中含有SbCl3;因此反應(yīng)產(chǎn)生SbCl3和S;正確答案:Sb2S3+3SbCl5=5SbCl3+3S;
(3)SbCl5 中+價Sb 被還原到+3價;正確答案:SbCl5;
(4)由Ksp(CuS)=1.27×10-36,Ksp(PbS)=9.04×10-29可知,Ksp(PbS)較大,在保證PbS沉淀的前提下,CuS已經(jīng)沉淀;所以:Ksp(PbS)=9.04×10-29=c(Pb2+)c(S2-)=1.0×10-5×c(S2-);解出c(S2-)=9.04×10-24 mol/L;正確答案:9.04×10-24;加入過多的Na2S,硫離子與Sb3+形成Sb2S3或者硫離子與氫離子結(jié)合成硫化氫氣體等;正確答案:產(chǎn)生H2S等污染性氣體或生成Sb2S3;
(5)+3價Sb被氧化到+5價,還原到0價;根據(jù)電子得失守恒規(guī)律:被氧化的Sb與被還原的Sb的量之比為3:2;正確答案:3:2;
(6)根據(jù)電流方向可知:鎂-銻液態(tài)金屬極為正極,液鎂為負(fù)極;放電時,氯離子向負(fù)極移動,充電時,氯離子向陽極移動,向鎂-銻液態(tài)金屬極方向移動;放電時溶液中的鎂離子得電子變?yōu)榻饘冁V;正極反應(yīng): Mg2++2e-=Mg;正確答案:下;Mg2++2e-=Mg。
2. 鎢有“光明使者”的美譽(yù),在自然界中主要以鎢(+6價)酸鹽的形式存在,黑鎢礦的主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽,化學(xué)式常寫成(Fe、Mn)WO4,鎢酸(B)酸性很弱,難溶于水,黑鎢礦傳統(tǒng)冶煉工藝的第一階段是堿熔法,第二階段則是用還原劑還原出金屬鎢。化合物A、B、C含有同一元素。請回答下列問題:
(1)為提高水浸速率,采取的措施為___________________(寫兩種)。
(2)用還原劑還原出金屬鎢。
①碳和氫氣均可還原化合物C得鎢,用氫氣比用碳更具有優(yōu)點(diǎn),其理由是___________。
②如果用金屬鋁與化合物C反應(yīng),還原出1mol鎢至少需要鋁的質(zhì)量為___________。
(3)利用“化學(xué)蒸氣轉(zhuǎn)移法”提純金屬鎢的反應(yīng)原理為:W(s)+I2(g)WI2(g) △H”、“
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