碲是一種重要的戰(zhàn)略稀散元素,被譽為“現(xiàn)代工業(yè)的維生素”,是制造光電、半導體、制冷等元件不可缺少的關鍵材料。大冶有色冶煉廠以銅陽極泥為原料,設計了如下新工藝提取、回收并制備高純碲:
[25℃時,PbSO4和PbCO3的Ksp分別為1.6×10-5(mol?L-1)2、7.4×10-14(mol?L-1)2]
(1)寫出冶煉廠電解精煉銅的陰極電極反應式Cu2++2e-=CuCu2++2e-=Cu。
(2)分銅陽極泥(含PbSO4)與Na2CO3混合“濕法球磨”,PbSO4可轉(zhuǎn)化為PbCO3,此反應的化學方程式為。采用“球磨”工藝有利于反應順利進行的原因是PbSO4+CO32-?PbCO3+SO42-,反應一段時間后,生成的PbCO3覆蓋在PbSO4表面,形成保護膜,減緩甚至使反應停止,球磨使PbCO3脫離PbSO4表面,Na2CO3繼續(xù)與PbSO4接觸,反應繼續(xù)朝生成PbCO3的方向進行PbSO4+CO32-?PbCO3+SO42-,反應一段時間后,生成的PbCO3覆蓋在PbSO4表面,形成保護膜,減緩甚至使反應停止,球磨使PbCO3脫離PbSO4表面,Na2CO3繼續(xù)與PbSO4接觸,反應繼續(xù)朝生成PbCO3的方向進行。
(3)分鉛陽極泥經(jīng)硫酸化焙燒蒸硒,產(chǎn)生的煙氣中含SeO2與SO2。煙氣在低溫區(qū)用水吸收可回收硒,此過程中氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為1:21:2。
(4)分硒陽極泥鹽酸浸出液中Te4+用SO2還原可以得到單質(zhì)碲,發(fā)生反應的方程式為:SO2+H2O═H2SO3、2H2SO3+TeCl4+2H2O=2H2SO4+4HCl+Te↓(或2H2SO3+Te4++2H2O=2SO42-+8H++Te↓)2H2SO3+TeCl4+2H2O=2H2SO4+4HCl+Te↓(或2H2SO3+Te4++2H2O=2SO42-+8H++Te↓)。研究表明,Cl-離子濃度為0.1mol?L-1時的活化能比Cl-離子濃度為0.3mol?L-1時的活化能大,說明較高濃度Cl-可作該反應的催化劑催化劑。
(5)整個工藝路線中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有(填化學式)H2SO4H2SO4、HClHCl。
【答案】Cu2++2e-=Cu;PbSO4+CO32-?PbCO3+SO42-,反應一段時間后,生成的PbCO3覆蓋在PbSO4表面,形成保護膜,減緩甚至使反應停止,球磨使PbCO3脫離PbSO4表面,Na2CO3繼續(xù)與PbSO4接觸,反應繼續(xù)朝生成PbCO3的方向進行;1:2;2H2SO3+TeCl4+2H2O=2H2SO4+4HCl+Te↓(或2H2SO3+Te4++2H2O=2SO42-+8H++Te↓);催化劑;H2SO4;HCl
【解答】
【點評】
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