Question

【題目】堿式碳酸鉍片[主要成分(BiO)2CO3]可用于治療慢性胃炎及緩解胃酸過多引起的胃病。由菱鉍礦(主要成分為nBi2O3·mCO2·H2O，含雜質SiO2、CuS等)制備(BiO)2CO3的一種工藝如圖：

試回答下列問題：

(1)為提高①的“酸溶”速率，可以采取的措施是__________(任寫一種)。

(2)①中酸溶解率與接觸時間及溶液的pH之間的關系如圖，據此分析，“酸溶”的最佳條件為__________；濾渣的主要成分是__________。

(3)“酸溶”后溶液必須保持強酸性，以防止鉍元素流失，原理是__________。

(4)②中得到“海綿鉍”的離子方程式為__________。

(5)④中反應的化學反應方程式為__________。

(6)25℃時，向濃度均為0.1mol·L－1的Fe2＋、Cu2＋、Bi3＋的混合溶液中滴加Na2S溶液，當Fe2＋恰好沉淀完全時，所得溶液c(Cu2＋)：c(Bi3＋)＝__________。(忽略Na2S溶液所帶來的體積變化)。

資料：①有關溶度積數據見表：

難溶物質	FeS	CuS	Bi2S3
Ksp(25℃)	6.3×10-18	6.3×10-36	1.6×10-20

②溶液中的離子濃度小于等于10－5mol·L－1時，認為該離子沉淀完全。

Answer 1

【答案】攪拌(適當升溫或粉碎原料等合理) pH=0.34、接觸時間60min CuS、SiO2 防止鉍離子水解 2Bi3＋＋3Fe=3Fe2＋＋2Bi Bi(NO3)3＋2NH3·H2O=BiONO3↓＋2NH4NO3＋H2O 1.0×10－22

【解析】

菱鉍礦的主要成分為nBi2O3·mCO2·H2O，含雜質SiO2、CuS等，酸溶時SiO2、CuS不溶轉化為濾渣，過濾后向濾液中加入鐵還原Bi3＋得到海綿鉍，然后加入硝酸氧化得到硝酸鉍，加入氨水生成堿式硝酸鉍，最后加入碳酸氫銨溶液、脫水得到堿式碳酸鉍，據此解答。

(1)根據外界條件對反應速率的影響可知為提高①的“酸溶”速率，可以采取的措施是攪拌或適當升溫或粉碎原料等合理。

(2)根據圖像可知60min時溶解率不再發生變化，pH為0.34時溶解率達到最高，所以①中“酸溶”的最佳條件為pH=0.34、接觸時間60min；根據以上分析可知濾渣的主要成分是CuS、SiO2。

(3)為防止鉍離子水解，因此“酸溶”后溶液必須保持強酸性，以防止鉍元素流失。

(4)根據以上分析可知②中得到“海綿鉍”的離子方程式為2Bi3＋＋3Fe=3Fe2＋＋2Bi。

(5)④中加入氨水得到堿式硝酸鉍，反應的化學反應方程式為Bi(NO3)3＋2NH3·H2O=BiONO3↓＋2NH4NO3＋H2O。

(6)25℃時，向濃度均為0.1mol·L－1的Fe2＋、Cu2＋、Bi3＋的混合溶液中滴加Na2S溶液，當Fe2＋恰好沉淀完全時溶液中c(S2－)＝mol/L＝6.3×10－13mol/L，則所得溶液c(Cu2＋)＝mol/L＝1.0×10－23mol/L，由于c2(Bi3＋)·c3(S2－)＜1.6×10-20，所以Bi3＋不沉淀，則c(Cu2＋)：c(Bi3＋)＝1.0×10－23：0.1＝1.0×10－22。