Question

【題目】銻(Sb)是第VA族元素，其單質主要用于制造合金、半導體。三氧化二銻俗稱銻白，是白色粉末，不溶于水，是一種兩性氧化物，主要用于白色顏料、油漆和塑料、石油化工等。某工廠用羽毛礦(主要成分為Pb4FeSb6S14)制取銻白的工藝流程如圖所示：

(1)Pb4FeSb6S14中的銻元素只顯一種化合價，則其化合價是______。X是一種固體單質，其成分是___(填化學式)。

(2)氯化浸出中，除鉛與X外，被氧化的元素反應后均顯高價，寫出相應的化學方程式：______________。操作1為加水稀釋，寫出生成SbOCl的離子方程式：___________。

(3)試劑1通常選用氨水而不是NaOH溶液，最可能的原因是_______。操作2的內容是_________、干燥。

(4)在強堿性條件下電解Na3SbS3溶液(原理如圖)可得到單質銻。

寫出陰極的電極反應式：_______，B電極應接電源的______極，當有2 mol Sb生成時，通過陽離子交換膜的離子數為_________(設NA為阿伏加德羅常數的值)。

Answer 1

【答案】+3 S 2Pb4FeSb6S14+41Cl2=8PbCl2+2FeCl3+12SbCl5+28S Sb3++Cl-+H2O=SbOCl↓+2H+ Sb2O3可溶解在過量的NaOH溶液中，但不會溶解在過量的氨水中 過濾、洗滌 SbS33-+3e-=Sb+3S2- 正 6NA

【解析】

(1)銻是第VA 族元素，主要化合價為+5、+3。Pb4FeSb6S14中硫元素顯 -2價，由元素化合價與原子結構關系及化合物中元素化合價代數和等于0可推知銻的化合價為+3價。X是一種固體單質，結合常見元素單質的狀態可推知X只能是硫；

(2)由被氧化的元素反應后均顯高價知，反應后有FeCl3、SbCl5生成，再結合流程圖知還有PbCl2、S生成，由此可寫出相應的化學方程式。稀釋可促進水解，因SbOC1是通過水解反應生成的，故反應物有Cl-、H2O、Sb3+，據此可得水解方程式；

(3)根據Sb2O3是兩性氧化物，能夠與強酸、強堿發生反應，不能與弱酸、弱堿反應分析；根據物質的溶解性及操作目的分析解答；

(4)陰極上發生得電子的還原反應，電解Na3SbS3得到單質Sb，故陰極上為SbS33-得到電子產生Sb 及S2-。結合裝置電荷守恒分析通過交換膜的陽離子數目。

(1)銻是第VA 族元素，主要化合價為+5、+3。在Pb4FeSb6S14中硫元素顯 -2價，Pb為+2價，Fe為+2價，假設Sb元素化合價為+x，根據化合物中元素化合價代數和等于0可得4×2+2+6x=2×14，解得x=+3價。羽毛礦主要成分為Pb4FeSb6S14，向其中加入水，然后通入Cl2進行氧化反應，金屬變為金屬氯化物，S被氧化為S單質，S單質在常溫下為固體，所以X只能是硫；

(2)根據題意可知：羽毛礦Pb4FeSb6S14與氯氣反應時，S被氧化變為S單質，Pb變為PbCl2，其余元素被氧化為高價態，則根據原子守恒、電子守恒，可得該反應的化學方程式：2Pb4FeSb6S14+41Cl2=8PbCl2+2FeCl3+12SbCl5+28S；操作1為加水稀釋，生成難溶性的SbOCl，根據鹽的水解規律，結合電荷守恒、原子守恒可得Sb3++Cl-+H2O=SbOCl↓+2H+；

(3)由題意可知Sb2O3是兩性氧化物，能夠與強堿NaOH發生反應，所以Sb2O3可溶解在過量的NaOH溶液中，但不會溶解在過量的氨水中，因此試劑1通常選用氨水而不是NaOH溶液；分離難溶性固體與可溶性液體混合物使用過濾方法，然后經沉淀經洗滌、干燥得到銻白；

(4)與電源負極連接的電極為陰極，得到電子發生還原反應，由題意可知：電解Na3SbS3溶液得到Sb單質，則在陰極上發生反應：SbS33-+3e-=Sb+3S2-，故A為電源的負極，B為電源的正極；根據電解時陰極電極式可知：每產生1 mol Sb，轉移3 mol電子，則生成2 mol Sb時，轉移6 mol電子，同時得到6 mol S2-，根據溶液呈電中性可知要有6 mol Na+通過陽離子交換膜，通過了Na+數目為6NA。