Question

10．電解精煉銅的陽極泥中含有多種貴重金屬，從中提取金、銀、鉑的一種工藝如下：

（1）王水是濃鹽酸和濃硝酸的混合液，其體積比為3：1．
（2）濾渣的成分是AgCl，反應Ⅰ中肼（N₂H₄）的作用是做還原劑．
（3）反應Ⅱ的離子方程式為2AuCl₄^-+3SO₂+6H₂O=2Au+8Cl^-+3SO₄^2-+12H⁺；當生成19.7gAu時，25℃和101kPa下反應消耗3.675L SO₂（此條件下的氣體摩爾體積為24.5L/mol，相對原子質量Au：197）．
（4）電解法精煉銀時，粗銀應與直流電源的正極（填“正”或“負”）相連，當用AgNO₃ 和HNO₃ 混合溶液做電解質溶液時，發現陰極有少量紅棕色氣體，則產生該現象的電極反應式為2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O．
（5）完成下面化學反應方程式：
3（NH₄）₂PtCl₆$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N₂↑+3Pt+16HCl↑+2NH₄Cl
（6）金和濃硝酸反應的化學方程式為：Au+6HNO₃（濃）=Au（NO₃）₃+3NO₂↑+3H₂O，
但該反應的平衡常數很小，所以金和濃硝酸幾乎不反應，但金卻可以溶于王水，原因是王水中含有大量的Cl^-，Au³⁺與Cl^-可生成AuCl₄^-，使該平衡中Au³⁺濃度降低，平衡正移，金即可溶于王水．

Answer 1

分析 粗銅中含金、銀、鐵、鎳、鋅等雜質，電解時銅、鐵、鎳、鋅被氧化，金、銀、鉑作為陽極泥而沉淀下來，王水溶解后得到金鉑的溶液和AgCl沉淀，過濾后的氯化銀濾渣用氨水溶解氯化銀變為銀氨溶液，最后用N₂H₄將其還原為銀，濾液中通入二氧化硫具有還原性，被氧化為硫酸，金的絡離子被還原為金屬金，過濾得到濾液中 含PtCl₆^2-，加入固體氯化銨得到沉淀（NH₄）₂PtCl₆，受熱分解得到金屬Pt，
（1）根據王水的組成分析判斷；
（2）王水溶解后得到金鉑的溶液和AgCl沉淀，過濾后的氯化銀濾渣用氨水溶解氯化銀變為銀氨溶液，最后用N₂H₄將其還原為銀；
（3）銀鏡流程變化故選結合反應物和生成物的離子和物質，分析化合價變化，銀鏡氧化還原反應的電子守恒計算分析書寫，依據化學方程式電離關系計算標準狀況下生成的二氧化硫氣體；
（4）電解法精煉銀時粗銀做電解池陽極，精銀做電解池陰極，含銀離子的鹽溶液做電解質溶液，依據粗銀提純的原理分析判斷電極，當用AgNO₃和HNO₃混合溶液做電解質溶液時，發現陰極有少量紅棕色氣體，是硝酸根離子失電子發生還原反應，結合電極反應書寫方法寫出；
（5）（NH₄）₂PtCl₆受熱分解得到金屬Pt，其中元素化合價變化的是鉑元素化合價降低，需要元素化合價升高的應是氮元素，-3價變化為0價；
（6）依據王水組成，結合平衡移動方向分析判斷．

解答 解：（1）王水的組成是濃鹽酸和濃硝酸按照3：1混合組成的混合物，故答案為：濃鹽酸和濃硝酸，3：1；
（2）粗銅中含金、銀、鐵、鎳、鋅等雜質，電解時銅、鐵、鎳、鋅被氧化，金、銀、鉑作為陽極泥而沉淀下來，王水溶解后得到金鉑的溶液和AgCl沉淀，過濾后的氯化銀濾渣用氨水溶解氯化銀變為銀氨溶液，最后用N₂H₄將其還原為銀，
故答案為：AgCl，做還原劑；
（3）依據流程轉化關系，二氧化硫具有還原性，被氧化為硫酸，金的絡離子被還原為金屬金，依據氧化還原反應的電子守恒分析計算寫出離子方程式為：2AuCl₄^-+3SO₂+6H₂O=2Au+8Cl^-+3SO₄^2-+12H⁺，當生成19.7gAu時物質的量=$\frac{19.7g}{197g/mol}$=0.1mol，
3SO₂～2Au
3       2
n        0.1mol
n=0.15mol
此條件下的氣體摩爾體積為24.5L/mol，25℃和101kPa下反應消耗二氧化硫氣體體積=24.5L/mol×0.15mol=3.675g，
故答案為：2AuCl₄^-+3SO₂+6H₂O=2Au+8Cl^-+3SO₄^2-+12H⁺，3.675；
（4）電解法精煉銀時，粗銀做陽極與電源正極相連，精銀做陰極，含銀離子的硝酸銀做電解質溶液，當用AgNO₃和HNO₃混合溶液做電解質溶液時，發現陰極有少量紅棕色氣體二氧化氮生成，電極反應是在陰極上硝酸根離子被還原生成二氧化氮，電極反應為NO₃^-+2H⁺+e^-=NO₂↑+H₂O，
故答案為：正；NO₃^-+2H⁺+e^-=NO₂↑+H₂O；
（5）（NH₄）₂PtCl₆受熱分解得到金屬Pt，其中元素化合價變化的是鉑元素化合價降低，需要元素化合價升高的應是氮元素，-3價變化為0價，結合電子守恒和原子守恒配平得到化學方程式為：3（NH₄）₂PtCl₆ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N₂↑+3Pt+16HCl↑+2NH₄Cl，
故答案為：3，2N₂，3，16，2；
（6）金和濃硝酸反應，但該反應的平衡常數很小，所以金和濃硝酸幾乎不反應，但金卻可以溶于王水，王水中含有大量的Cl^-，Au³⁺與Cl^-可生成AuCl₄^-，使該平衡Au+6HNO₃（濃）=Au（NO₃）₃+3NO₂↑+3H₂O中Au³⁺濃度降低，平衡正移，金即可溶于王水，
故答案為：王水中含有大量的Cl^-，Au³⁺與Cl^-可生成AuCl₄^-，使該平衡中Au³⁺濃度降低，平衡正移，金即可溶于王水．

點評 本題考查了金屬精煉原理的應用，銀氨溶液和含醛基的反應離子方程式的書寫，氧化還原反應的分析判斷，平衡移動的影響因素分析，題目難度中等．