Question

【題目】硒是典型的半導體材料，在光照射下導電性可提高近千倍。如圖是從某工廠的硒化銀半導體廢料(含Ag2SeO、Cu 單質)中提取硒、銀的工藝流程圖：

回答下列問題：

(1)寫出 Se 的原子結構示意圖_______。

(2)已知反應③生成一種可參與大氣循環的氣體單質，寫出該反應的離子程式_______。

(3)已知：常溫下Ag2SO4、AgCl的飽和溶液中陽離子和陰離子濃度關系如圖所示，反應②為_______(寫離子方程式)；該反應的化學平衡常數的數量級為_______。

(4)寫出反應④的化學方程式________。

(5)室溫下，H2SeO3水溶液中的H2SeO3、HSeO3-、SeO32-摩爾分數隨 pH 的變化如圖 所示，則室溫下 SeO32-的 Kh_______。

(6)工業上粗銀電解精煉時，電解液的pH為1.5～2，電流強度為5～10A，若電解液pH太小，電解精煉過程中在陰極除了銀離子放電，還會發生_______(寫電極反應式)，若用 10A 的電流電解 60min 后，得到32.4gAg，則該電解池的電解效率為_______(保留小數點后一位)。通過一定電量時陰極上實際沉積的金屬質量與通過相同電量時理論上應沉積的金屬質量之比叫電解效率，法拉第常數為96500C·mol-1。

Answer 1

【答案】 4AgCl+N2H4H2O+4OH-=4Ag+4Cl-+N2↑+5H2O Ag2SO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+SO42-(aq) 1014 H2SeO3+2SO2+H2O=2H2SO4+Se 10-6.7 2H++2e-=H2↑ 80.4

【解析】

硒化銀半導體廢料(含Ag2Se、Cu單質)，加入硫酸、通入氧氣，可生成硫酸銅、硫酸銀和SeO2氣體，SeO2和水反應生成H2SeO3，通入二氧化硫，發生氧化還原反應生成Se；蒸硒渣加入氯化鈉溶液生成AgCl，過濾加入N2H4H2O和氫氧化鈉溶液，發生氧化還原反應生成Ag，電解精煉，可得到純銀，以此解答該題。

(1)Se為34號元素，位于第四周期第ⅥA族，其原子結構示意圖為；；

(2)反應③生成一種可參與大氣循環的氣體單質，應生成氮氣，該反應中銀離子將氮元素氧化，結合電子守恒和元素守恒可知反應的離子方程式為4AgCl+N2H4H2O+4OH-＝4Ag+4Cl-+N2↑+5H2O；

(3)據圖可知銀離子濃度相同時，氯化銀飽和溶液中銀離子濃度更低，說明氯化銀更容易沉淀，所以反應②為硫酸銀沉淀轉化為氯化銀的過程，離子方程式為：Ag2SO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+SO42-(aq)，據圖可知Ksp(Ag2SO4)=10-5，Ksp(AgCl)=10-9.75，Ag2SO4(s)+2Cl-(aq)＝2AgCl(s)+SO42-(aq)的化學平衡常數K=== 1014.5，則化學平衡常數的數量級為1014；

(4)根據流程可知反應物為H2SeO3和SO2，該過程中二氧化硫被氧化生成硫酸，結合電子守恒和元素守恒可知方程式為H2SeO3+2SO2+H2O＝2H2SO4+Se；

(5)室溫下 SeO32-的 Kh=，據圖可知pH=7.3時，溶液中c(HSeO3-)=c(SeO32-)，此時溶液中c(OH-)=10-6.7mol/L，所以Kh=10-6.7；

(6)若電解液pH太小，則氫離子濃度較大，電解精煉過程中在陰極除了銀離子放電，還會發生2H++2e-＝H2↑，用10A的電流電解60min，則電子的物質的量為mol=0.373mol，理論可得到0.373molAg，而得到32.4gAg，物質的量為=0.3mol，則該電解池的電解效率為×100%=80.4%。