Question

【題目】鉍（Bi）的無毒與不致癌性有很多特殊用途，其化合物廣泛應用于電子、醫藥等領域。由輝鉍礦（主要成分為Bi2S3，含雜質PbO2等）制備Bi2O3的工藝如下：

回答下列問題：

（1）Bi位于元素周期表第六周期，與N、P同族，Bi的原子結構示意圖為________。

（2）“浸出”時Bi2S3與FeCl3溶液反應的化學方程式為________，反應液必須保持強酸性，否則鉍元素會以BiOCl（堿式氯化鉍）形式混入浸出渣使產率降低，原因是________（用離子方程式表示）。

（3）“置換”時生成單質鉍的離子方程式為________。“母液1”中通入氣體X后可循環利用，氣體X的化學式為________。

（4）“粗鉍”中含有的雜質主要是Pb，通過熔鹽電解精煉可達到除雜的目的，其裝置示意圖如右。電解后，陽極底部留下的為精鉍。寫出電極反應式：陽極________；陰極________。

（5）堿式硝酸鉍直接灼燒也能得到Bi2O3，上述工藝中轉化為堿式碳酸鉍再灼燒，除了能改良產品性狀，另一優點是________。“母液2”中可回收的主要物質是________。

Answer 1

【答案】 6FeCl3+Bi2S3=2BiCl3+6FeCl2+3S Bi3++H2O+Cl-=BiOCl+2H+ 2Bi3++3Fe=3Fe2++2Bi Cl2 Pb-2e-=Pb2+ Pb2++2e-=Pb 沒有污染性氣體產生 NH4NO3

【解析】（1）Bi位于元素周期表第六周期，與N、P同族，Bi原子核內有83個質子，Bi的原子結構示意圖為：。

（2）由流程中從浸出渣中回收S，所以“浸出”時Bi2S3與FeCl3溶液反應生成S單質，+3價鐵被還原為+2價鐵，化學方程式為：6FeCl3+Bi2S3=2BiCl3+6FeCl2+3S；Bi3+水解會生成難溶物BiOCl（堿式氯化鉍），方程式為：Bi3++H2O+Cl-=BiOCl+2H+，反應液必須保持強酸性，抑制水解，否則鉍元素會以BiOCl（堿式氯化鉍）形式混入浸出渣使產率降低。

（3）鉍元素在浸出液中以Bi3+形式存在，所以加入Fe“置換”時生成單質鉍的離子方程式為：2Bi3++3Fe=3Fe2++2Bi；“母液1”中含有Fe2+和Cl-，通入Cl2后生成FeCl3可循環利用。

（4）根據電解原理：陽極發生氧化反應，陰極發生還原反應，因為電解后，陽極底部留下的為精鉍，所以陽極反應為：Pb-2e-=Pb2+，由圖知溶液中Pb2+在陰極放電，反應式為：Pb2++2e-=Pb。

（5）直接灼燒堿式硝酸鉍也能得到Bi2O3，但還會產生污染性的氮氧化物氣體，所以上述工藝中轉化為堿式碳酸鉍再灼燒，除了能改良產品性狀，另一優點是：沒有污染性氣體產生；(NH4)2CO3溶液與堿式硝酸鉍反應，生成堿式碳酸鉍和硝酸銨，故“母液2”中可回收的主要物質是NH4NO3。