Question

12．粗銅精煉后的陽(yáng)極泥含有Cu、Au（金）和PbSO₄等雜質(zhì)，濕法處理陽(yáng)極泥進(jìn)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(yáng)極的電極反應(yīng)式有：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄和Cu-2e^-=Cu²⁺．
（2）焙燒陽(yáng)極泥時(shí)，為了提高焙燒效率，采取的合理措施是將陽(yáng)極泥粉碎，逆流焙燒等．
（3）操作I的主要步驟為蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶，過(guò)濾．
（4）寫(xiě)出用SO₂還原AuCl₄^-的離子方程式2AuCl₄^-+3SO₂+6H₂O=2Au+3SO₄^2-+8Cl^-+12H⁺．
（5）為了減少?gòu)U液排放、充分利用有用資源，工業(yè)上將濾液1并入硫酸銅溶液進(jìn)行循環(huán)操作，請(qǐng)指出流程圖中另一處類似的做法用濾液2溶解堿浸渣（或并入硝酸中）．
（6）已知298K時(shí)，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PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq）．

Answer 1

分析 由實(shí)驗(yàn)流程可知，粗銅精煉后的陽(yáng)極泥含有Cu、Au（金）和PbSO₄等雜質(zhì)，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(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶，過(guò)濾、洗滌，干燥獲得硫酸銅晶體；Au（金）和PbSO₄等雜質(zhì)經(jīng)碳酸鈉浸洗、濃硝酸氧化后，過(guò)濾得到硝酸鉛溶液，濾液加硫酸生成硫酸鉛沉淀，再過(guò)濾得到硫酸鉛；脫鉛濾渣主要是金，加王水溶金，得到含有AuCl₄^-的溶液，AuCl₄^-可以被SO₂還原得到Au．
（1）粗銅中的銅和鉛會(huì)發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；
（2）陽(yáng)極泥的成分為Cu、Au（金）和PbSO₄ 等，在焙燒過(guò)程中銅被氧化為CuO，則陽(yáng)極泥充分的粉碎，增大接觸面積可以提高焙燒效率；
（3）操作I的步驟是從硫酸銅溶液中獲得硫酸銅晶體；
（4）SO₂還原AuCl₄^-反應(yīng)得到氧化產(chǎn)物是SO₄^2-，還原產(chǎn)物是Au，配平書(shū)寫(xiě)方程式；
（5）將濾液1并入硫酸銅溶液進(jìn)行循環(huán)操作，有利于充分利用；
（6）碳酸鉛比硫酸鉛更加難溶，往硫酸鉛中加入碳酸鈉，發(fā)生的是沉淀溶解轉(zhuǎn)化的反應(yīng)．

解答 解：粗銅精煉后的陽(yáng)極泥含有Cu、Au（金）和PbSO₄等雜質(zhì)，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(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶，過(guò)濾、洗滌，干燥獲得硫酸銅晶體；Au（金）和PbSO₄等雜質(zhì)經(jīng)碳酸鈉浸洗、濃硝酸氧化后，過(guò)濾得到硝酸鉛溶液，濾液加硫酸生成硫酸鉛沉淀，再過(guò)濾得到硫酸鉛；脫鉛濾渣主要是金，加王水溶金，得到含有AuCl₄^-的溶液，AuCl₄^-可以被SO₂還原得到Au．
（1）電解精煉的粗銅作陽(yáng)極會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，其中單質(zhì)銅和活潑性比Cu強(qiáng)的金屬都會(huì)發(fā)生溶解，因此粗銅中的銅和鉛會(huì)發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)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(yáng)極泥的成分為Cu、Au（金）和PbSO₄ 等，在焙燒過(guò)程中銅被氧化為CuO，而Au（金）和PbSO₄ 均較穩(wěn)定，要使焙燒效率提高，合理措施是把得到的陽(yáng)極泥充分的粉碎，增大接觸面積，或把反應(yīng)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(yáng)極泥粉碎，逆流焙燒等；
（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(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥等步驟，故答案為：蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶，過(guò)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(cè)出氧化產(chǎn)物是SO₄^2-，還原產(chǎn)物是Au，由氧化還原反應(yīng)得失電子守恒先缺項(xiàng)配平，然后根據(jù)電荷守恒再配平，則得到的反應(yīng)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(jié)晶硫酸銅時(shí)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(jìn)行循環(huán)，有利于充分利用，因此類似此處的做法，應(yīng)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(guò)濾走硫酸鉛后剩下的溶液，此溶液中H⁺沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)，因此還有大量的硝酸溶液，所以可以把此濾液當(dāng)成硝酸加入前面的堿浸渣中溶解堿浸渣；
故答案為：用濾液2溶解堿浸渣 （或并入硝酸中）；
（6）比較兩種沉淀的溶度積，可知碳酸鉛比硫酸鉛更加難溶，則往硫酸鉛中加入碳酸鈉發(fā)生沉淀溶解轉(zhuǎn)化，離方程式為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(diǎn)評(píng) 本題考查混合物分離提純，為高頻考點(diǎn)，涉及物質(zhì)的分離、離子的檢驗(yàn)、電解原理、沉淀的轉(zhuǎn)化等知識(shí)，把握實(shí)驗(yàn)流程及物質(zhì)的性質(zhì)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，綜合性較強(qiáng)，題目難度較大．