Question

粗銅精煉后的陽極泥含有Cu、Au（金）和PbSO₄等雜質，濕法處理陽極泥進行綜合利用的流程如下：

（1）用CuSO₄做電解液電解含銅、金、鉛的粗銅，陽極的電極反應式有：

 

和Cu-2e^-═Cu²⁺．
（2）焙燒陽極泥時，為了提高焙燒效率，采取的合理措施是

 

，焙燒后的陽極泥中除含金、PbSO₄外，還有

 

（填化學式）．
（3）操作I的主要步驟為

 

，操作Ⅱ的名稱是

 

．
（4）寫出用SO₂還原AuCl₄^-的離子方程式

 

．
（5）為了減少廢液排放、充分利用有用資源，工業上將濾液1并入硫酸銅溶液進行循環操作，請指出流程圖中另一處類似的做法

 

．
（6）已知298K時，Ksp（PbCO₃）=1.46×10^-13，Ksp（PbSO₄）=1.82×10^-8，用離子方程式表示加入碳酸鈉溶液的作用

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：粗銅精煉后的陽極泥含有Cu、Au（金）和PbSO₄等雜質，焙燒后金屬銅成為氧化銅，酸浸可以得到硫酸銅溶液，硫酸銅溶液經過蒸發濃縮，降溫結晶，過濾（或繼續）洗滌，干燥獲得硫酸銅晶體；Au（金）和PbSO₄等雜質經王水、濃硝酸氧化后可以得到硝酸鉛以及含有AuCl₄^-+的物質，硝酸鉛中加入硫酸可以轉化為硫酸鉛，AuCl₄^-可以被SO₂還原得到Au．
（1）電解精煉的粗銅作陽極，粗銅中的銅和鉛會發生失電子的氧化反應，據此回答；
（2）陽極泥的成分為Cu、Au（金）和PbSO₄ 等，在焙燒過程中銅被氧化為了CuO，根據陽極泥充分的粉碎，增大接觸面積可以提高焙燒效率來回答；
（3）操作I的步驟是從硫酸銅溶液中獲得硫酸銅晶體，操作II是從酸浸渣（PbSO₄）中得到堿浸渣（PbCO₃），據此回答；
（4）SO₂還原AuCl₄^-反應得到氧化產物是SO₄^2-，還原產物是Au，配平書寫方程式；
（5）將濾液1并入硫酸銅溶液進行循環操作，有利于充分利用，據此回答；
（6）碳酸鉛比硫酸鉛更加難溶，往硫酸鉛中加入碳酸鈉，發生的是沉淀溶解轉化的反應．

解答： 解：粗銅精煉后的陽極泥含有Cu、Au（金）和PbSO₄等雜質，焙燒后金屬銅成為氧化銅，酸浸可以得到硫酸銅溶液，硫酸銅溶液經過蒸發濃縮，降溫結晶，過濾（或繼續）洗滌，干燥獲得硫酸銅晶體；Au（金）和PbSO₄等雜質經王水、濃硝酸氧化后可以得到硝酸鉛以及含有AuCl₄^-+的物質，硝酸鉛中加入硫酸可以轉化為硫酸鉛，AuCl₄^-可以被SO₂還原得到Au．
（1）電解精煉的粗銅作陽極會發生氧化反應，其中單質銅和活性的金屬都會發生溶解，因此粗銅中的銅和鉛會發生失電子的氧化反應，電極反應式為：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，故答案為：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄；
（2）由題干可知，用于焙燒的陽極泥的成分為Cu、Au（金）和PbSO₄ 等，所以在焙燒過程中銅被氧化為了CuO，而Au（金）和PbSO₄ 均較穩定，要使焙燒效率提高，合理措施是把得到的陽極泥充分的粉碎，增大接觸面積，或把反應后的氣體在次逆流焙燒，這樣可以升高溫度且減少能耗，
故答案為：將陽極泥粉碎，逆流焙燒等； CuO；
（3）操作I的步驟是從硫酸銅溶液中獲得硫酸銅晶體，因此該步驟是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等步驟，操作II是從酸浸渣（PbSO₄）中得到堿浸渣（PbCO₃），因此該操作是過濾操作．
故答案為：蒸發濃縮，降溫結晶，過濾（或繼續）洗滌，干燥；過濾；
（4）SO₂還原AuCl₄^-中還原劑和氧化劑都比較明確，因此很容易推測出氧化產物是SO₄^2-，還原產物是Au，根據氧化還原反應得失電子守恒先缺項配平，然后根據電荷守恒再配平，因此得到的反應方程式為：2AuCl₄^-+3SO₂+6H₂O=2Au+3SO₄^2-+8Cl^-+12H⁺；
故答案為：2AuCl₄^-+3SO₂+6H₂O=2Au+3SO₄^2-+8Cl^-+12H⁺；
（5）濾液1是在結晶硫酸銅時剩下的濾液，還含有少量的未析出的硫酸銅，因此并入前面的硫酸銅溶液進行循環，有利于充分利用，因此類似此處的做法，應該是流程中得到的另一濾液2，此濾液2是在硝酸鉛溶液中加入硫酸生成硫酸鉛沉淀并過濾走硫酸鉛后剩下的溶液，此溶液中H+沒有發生反應，因此還有大量的硝酸溶液，所以可以把此濾液當成硝酸加入前面的堿浸渣中溶解堿浸渣，或者與前面堿浸渣步驟需要加入的硝酸合并加以利用，故答案為：用濾液2溶解堿浸渣 （或并入硝酸中）；
（6）通過比較兩種沉淀的溶度積，可以看出碳酸鉛比硫酸鉛更加難溶，因此往硫酸鉛中加入碳酸鈉，發生的是沉淀溶解轉化的反應，離子方程式要注意標明狀態，方程式為：PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq）．
故答案為：PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq）．

點評：本題主要考查學生對物質的分離、離子的檢驗、粗鹽的提純 等知識的掌握，是一道能力提升題，難度大．