解答题-工业流程题 较难0.4 引用1 组卷239
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
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_______________________ 。
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
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
2020·四川凉山·三模
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锑(Sb)及其化合物广泛用于化工生产。以粗锑氧为原料制备Sb和
的工艺流程如图所示。，含有
等杂质；
Ⅱ.浸出液主要含
和
，还含有
和
等杂质；
Ⅲ.为两性氧化物；
回答下列问题：
(1)已知
在熔融状态下不导电，写出的电子式___________ 。
(2)“水解”是利用的水解反应制取(水解反应分三步，中间产物有SbOCl等)。为了促进水解趋于完全，操作时将慢慢加入大量水中，反应后期还有加入少量氨水。试结合平衡移动原理解释这两项操作的用：___________ 。
(3)“过滤”得到滤渣成分SbOCl，加氨水对其“除氯”的离子反应方程式为：___________ 。
(4)为提高的纯度，需要洗掉“滤渣Ⅱ”表面的
，最好选取的洗涤剂是___________(填标号)。
(5)“沉锌”时，若溶液中
，会逸出
气体，影响“沉锌”的顺利进行。则要使
沉淀完全，溶液中的
最大为___________ 
。(已知：①25℃时，
；②溶液中离子浓度：
时，认为沉淀完全。)
(6)“除砷”时有
生成(不含其他含P微粒)，该反应的化学方程式为___________ 。
(7)某企业对粗铜精炼阳极泥中锑元素进行回收。
经硫酸和氯化钠浸出后的Sb(Ⅲ)在一定条件下可发生水解反应进而沉淀出锑，为了寻求最佳沉锑条件，分别对水解时间、浸出液稀释倍数、温度等因素进行探究，结果如图所示。水解沉锑的最佳条件为___________ 。
的工艺流程如图所示。
，含有等杂质；Ⅱ.浸出液主要含
和，还含有和等杂质；Ⅲ.
为两性氧化物；回答下列问题：
(1)已知
在熔融状态下不导电，写出的电子式(2)“水解”是利用
的水解反应制取(水解反应分三步，中间产物有SbOCl等)。为了促进水解趋于完全，操作时将慢慢加入大量水中，反应后期还有加入少量氨水。试结合平衡移动原理解释这两项操作的用：(3)“过滤”得到滤渣成分SbOCl，加氨水对其“除氯”的离子反应方程式为：
(4)为提高
的纯度，需要洗掉“滤渣Ⅱ”表面的，最好选取的洗涤剂是___________(填标号)。| A．NaOH溶液 | B． | C．KOH溶液 | D．NaCl溶液 |
(5)“沉锌”时，若溶液中
，会逸出气体，影响“沉锌”的顺利进行。则要使沉淀完全，溶液中的最大为。(已知：①25℃时，；②溶液中离子浓度：时，认为沉淀完全。)(6)“除砷”时有
生成(不含其他含P微粒)，该反应的化学方程式为(7)某企业对粗铜精炼阳极泥中锑元素进行回收。
经硫酸和氯化钠浸出后的Sb(Ⅲ)在一定条件下可发生水解反应进而沉淀出锑，为了寻求最佳沉锑条件，分别对水解时间、浸出液稀释倍数、温度等因素进行探究，结果如图所示。水解沉锑的最佳条件为
锌是一种应用广泛的金属，目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌。湿法炼锌是用稀硫酸(即废电解液)浸出锌焙烧矿得硫酸锌溶液，经净化后用电积的方法将锌从溶液中提取出来。某硫化锌精矿akg(ZnS：b%，还含FeS、PhS、CbS等)冶炼Zn的工艺流程如图：
回答下列问题：
(1)用空气或富氧在高温下使锌精矿中ZnS氧化成ZnO和ZnSO4，若生成等物质的量的ZnO和ZnSO4，请写出该反应的化学方程式____ 。
(2)用30～60g/L硫酸作浸出液，配制49g/L的硫酸1000mL，需质量分数为98%、ρ=1.84g/cm3的浓硫酸____ mL(保留三位有效数字)，影响浸出的因素有____ (答两点即可)。
(3)净化除杂包括除铁和除镉两个过程，除铁需要调节pH的范围为____ ，其该过程产生的沉淀为____ ；除去ZnSO4溶液中的Cd2+可利用置换原理，则加入的试剂为____ 。
该工艺条件下，相关金属离子[c0(M2+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如表：
(4)经过净化后的硫酸锌溶液加入添加剂，通过高位槽连续送入电解槽，槽中布以不溶性铅钙合金阳极和铝阴极。写出阴极的电极反应式____ ；Zn作为碱性锌锰电池的负极，写出该负极的电极反应式____ 。
(5)氧化焙烧的烟气主要成分为____ ，最终可制得硫酸，该硫酸可以在____ 步骤中循环使用。
(6)通过此流程得到的Zn的质量为ckg，根据上述数据____ (填：“能”或“不能”)计算出产率，请说明理由：____ 。
回答下列问题：
(1)用空气或富氧在高温下使锌精矿中ZnS氧化成ZnO和ZnSO4，若生成等物质的量的ZnO和ZnSO4，请写出该反应的化学方程式
(2)用30～60g/L硫酸作浸出液，配制49g/L的硫酸1000mL，需质量分数为98%、ρ=1.84g/cm3的浓硫酸
(3)净化除杂包括除铁和除镉两个过程，除铁需要调节pH的范围为
该工艺条件下，相关金属离子[c0(M2+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如表：
| 金属离子 | Fe3+ | Fe2+ | Zn2+ | Cd2+ |
| 开始沉淀的pH | 1.5 | 6.3 | 6.2 | 7.4 |
| 沉淀完全的pH | 2.8 | 8.3 | 8.2 | 9.4 |
(4)经过净化后的硫酸锌溶液加入添加剂，通过高位槽连续送入电解槽，槽中布以不溶性铅钙合金阳极和铝阴极。写出阴极的电极反应式
(5)氧化焙烧的烟气主要成分为
(6)通过此流程得到的Zn的质量为ckg，根据上述数据
铋是一种绿色稀有金属，铋及其化合物在工业生产中用途广泛，工业上常采用粗铋精炼制得用途更为广泛的精炼铋( 含铋99.995% ),火法精炼铋的工艺流程如下:
已知:①粗铋(铅铋合金)的主要化学成分如下表：
②氯化铅熔点为498℃，密度为5.9g/cm3；铋的熔点为271℃，沸点为1470 ℃；BiCl3的熔点为506.5℃。
③锌酸盐简写成ZnO22-，如锌酸钠Na2ZnO2。
④+3价铋的化合物较为稳定，铋酸钠难溶于水。
回答下列问题:
（1）实验室中升温熔化粗铋一般用酒精喷灯在________ (填主要仪器名称)中完成。
（2）NaBiO3中铋元素的化合价为________ 。
（3）“氧化除砷锑”的工艺机理是粗铋熔融液在680~750℃的条件下，鼓入压缩空气，使砷、锑氧化挥发，同时空气也与铋液反应，利用Bi2O3的_______ 性将杂质砷、锑转变成As2O3、Sb2O3而除去。
（4）“氯化除铅”过程中，氯气与铅、铋反应分别生成PbCl2、BiCl3，生成的BiCl3又会被铅还原，发生反应3Pb+2BiCl3=3PbC12+2Bi，控制温度350-400℃，利用熔点和密度特点，氯化铅上浮至铋液表面呈_______ 态覆盖，防止氯气__________________ 。
（5）高温精炼的实质为碱性精炼，加入少量KNO3 和NaOH，将锌氧化成锌酸盐而除去残锌，同时得到氮气，写出高温精炼的化学方程式:__________________ 。
（6）向含有MnSO4的酸性溶液中加入铋酸钠粉末，溶液变为紫红色，该反应经常用来检验Mn2+，写出该反应的离子方程式__________________ 。
已知:①粗铋(铅铋合金)的主要化学成分如下表：
| 元素 | Ag | Bi | Pb | As | Sb |
| 含量/% | 0.90 | 55.25 | 27 | 1.30 | 11 |
②氯化铅熔点为498℃，密度为5.9g/cm3；铋的熔点为271℃，沸点为1470 ℃；BiCl3的熔点为506.5℃。
③锌酸盐简写成ZnO22-，如锌酸钠Na2ZnO2。
④+3价铋的化合物较为稳定，铋酸钠难溶于水。
回答下列问题:
（1）实验室中升温熔化粗铋一般用酒精喷灯在
（2）NaBiO3中铋元素的化合价为
（3）“氧化除砷锑”的工艺机理是粗铋熔融液在680~750℃的条件下，鼓入压缩空气，使砷、锑氧化挥发，同时空气也与铋液反应，利用Bi2O3的
（4）“氯化除铅”过程中，氯气与铅、铋反应分别生成PbCl2、BiCl3，生成的BiCl3又会被铅还原，发生反应3Pb+2BiCl3=3PbC12+2Bi，控制温度350-400℃，利用熔点和密度特点，氯化铅上浮至铋液表面呈
（5）高温精炼的实质为碱性精炼，加入少量KNO3 和NaOH，将锌氧化成锌酸盐而除去残锌，同时得到氮气，写出高温精炼的化学方程式:
（6）向含有MnSO4的酸性溶液中加入铋酸钠粉末，溶液变为紫红色，该反应经常用来检验Mn2+，写出该反应的离子方程式
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