Question

【題目】銅陽極泥(主要含有銅、銀、金、少量的鎳)是有色金屬冶煉過程中重要的“二次資源”。其合理處理對(duì)于實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用具有重要意義。一種從銅陽極泥中分離提取多種金屬元素的工藝流程如下：

已知：分金液的主要成分為[AuCl4]－；分金渣的主要成分為AgCl；分銀液中主要成分為[Ag(SO3)2]3－，且存在[Ag(SO3)2]3－=Ag++2SO32－

(1)“分銅”時(shí)，單質(zhì)銅發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________，已知“分銅”時(shí)各元素的浸出率如下表所示。

“分銅”時(shí)加入足量的NaC1的主要作用為______________________。

(2)“分金”時(shí)，單質(zhì)金發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________。

(3)Na2SO3溶液中含硫微粒物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與pH的關(guān)系如圖所示。

“沉銀”時(shí)，需加入硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH=4，分析能夠析出AgC的原因?yàn)?/span>___________。調(diào)節(jié)溶液的pH不能過低，理由為___________。

(4)已知離子濃度≤10－5mol/L時(shí)，認(rèn)為該離子沉淀完全。已知： Ksp[Pb(OH)2]=2.5×10－16，Ksp[Sb(OH)3]=10－41。浸取“分銀渣”可得到含0.025 mol/L Pb2+的溶液(含少量Sb3+雜質(zhì))。欲獲得較純凈的Pb2+溶液，調(diào)節(jié)PH的范圍為___________。(忽略溶液體積變化)

(5)工業(yè)上，用鎳為陽極，電解0.1 mol/L NiCl2溶液與一定量NH4Cl組成的混合溶液，可得高純度的球形超細(xì)鎳粉。當(dāng)其他條件一定時(shí)，NH4Cl的濃度對(duì)陰極電流效率及鎳的成粉率的影響如圖所示：

為獲得髙純度的球形超細(xì)鎳粉，NH4Cl溶液的濃度最好控制為___________g/L，當(dāng)NH4Cl溶液的濃度大于15g/L時(shí)，陰極有無色無味氣體生成，導(dǎo)致陰極電流效率降低，該氣體為___________。

Answer 1

【答案】Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O 使溶解出的Ag+形成AgCl進(jìn)入分銅渣，避免銀元素的損失 2Au+ClO3－+7Cl－+6H+=2[AuCl4]－ +3H2O 分銀液中存在[Ag(SO3)2]3Ag++2SO32－，加H2SO4至pH=4，SO32－轉(zhuǎn)化為HSO3－，c(SO32－)減小，平衡正向移動(dòng)，c(Ag+)增大，Ag+與分銀液中Cl－反應(yīng)生成AgCl， 避免產(chǎn)生污染氣體SO2 2≤pH<7 10 H2

【解析】

本題是結(jié)合工藝流程考查元素化合物知識(shí)的綜合應(yīng)用。

銅陽極泥加入硫酸、過氧化氫和氯化鈉進(jìn)行“分銅”，“分銅”時(shí)，單質(zhì)銅發(fā)生反應(yīng)是銅在酸性溶液中被過氧化氫氧化生成硫酸銅和水，“分銅”時(shí)加人足量的NaCl的主要作用為使溶解出的Ag+形成AgCl進(jìn)入分銅渣，加入鹽酸和氯酸鈉分金，分金液的主要成分為[AuCl4]-，“分金”時(shí)，單質(zhì)金發(fā)生反應(yīng)是金和加入的氯酸鈉和鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成[AuCl4]-，分金渣加入亞硫酸鈉過濾得到分銀液中主要成分為[Ag（SO3）2]3-，且存在[Ag（SO3）2]3-Ag++2SO32-加入硫酸沉銀，促使[Ag（SO3）2]3-Ag++2SO32-平衡正向移動(dòng)，電離出Ag+，Ag+與分銀液中的Cl-反應(yīng)生成AgCl。

（1）①“分銅”時(shí)，單質(zhì)銅發(fā)生反應(yīng)是銅在酸性溶液中被過氧化氫氧化生成硫酸銅和水；

②“分銅”時(shí)加人足量的NaCl沉淀銀離子，避免銀的損失；

（2）分金液的主要成分為[AuCl4]-，“分金”時(shí)，單質(zhì)金發(fā)生反應(yīng)是金和加入的氯酸鈉和鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成[AuCl4]-，據(jù)此書寫離子方程式；

（3）①分銀液中主要成分為[Ag（SO3）2]3-，且存在[Ag（SO3）2]3-Ag++2SO32-，H2SO4電離出的H+降低了SO32-的濃度，平衡正向進(jìn)行；

②調(diào)節(jié)溶液的PH 不能過低，容易和亞硫酸根離子反應(yīng)生成污染性氣體二氧化硫；

（4）根據(jù)Ksp[Pb（OH）2]可計(jì)算出Pb2+離子開始出現(xiàn)沉淀時(shí)的pH值，根據(jù)Ksp[Sb（OH）3]]可計(jì)算出Sb3+離子沉淀完全時(shí)的pH值，據(jù)此判斷溶液的pH值范圍。

（1）“分銅”時(shí)，單質(zhì)銅發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O。“分銅”時(shí)加入足量的NaC1的主要作用是使溶解出的Ag+形成AgCl進(jìn)入分銅渣，避免銀元素的損失。本小題答案為：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；使溶解出的Ag+形成AgCl進(jìn)入分銅渣，避免銀元素的損失。

（2）“分金”時(shí)，單質(zhì)金發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Au+ClO3－+7Cl－+6H+=2[AuCl4]－ +3H2O。本小題答案為：2Au+ClO3－+7Cl－+6H+=2[AuCl4]－ +3H2O。

（3）“沉銀”時(shí)，需加入硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH=4，是因?yàn)?/span>H2SO4電離產(chǎn)生的氫離子降低了SO32－的濃度，促使[Ag(SO3)2]3Ag++2SO32－平衡正向移動(dòng)，產(chǎn)生Ag+，Ag+與分銀液中Cl－反應(yīng)生成AgCl；調(diào)節(jié)溶液的pH不能過低，避免產(chǎn)生污染氣體SO2。

（4）欲獲得較純凈的Pb2+溶液，則Pb2+的濃度為0.025 mol/L，Ksp[Pb(OH)2]=c(Pb2+)c2(OH-)=0.025 mol/L×c2(OH-)=2.5×10－16，故c(OH-)=1.0×10-7，pH<7；Ksp[Sb(OH)3]= c(Sb2+)c3(OH-)=10－5mol/L ×c3(OH-)=10－41,c(OH-)=1.0×10-12，pH>7；獲得較純凈的Pb2+溶液，調(diào)節(jié)PH的范圍為2≤pH<7。

（5）根據(jù)圖可知，陰極電流效率和鎳的成粉率達(dá)到最大，NH4Cl的濃度為10g/L；根據(jù)電解原理，陰極電極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑，則陰極產(chǎn)生的氣體是H2。本小題答案為：10；H2。