Question

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：

 

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

 

，焙燒后的陽(yáng)極泥中除含金、PbSO₄外，還有

 

（填化學(xué)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?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

 

．
（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

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：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（或繼續(xù)）洗滌，干燥獲得硫酸銅晶體；Au（金）和PbSO₄等雜質(zhì)經(jīng)王水、濃硝酸氧化后可以得到硝酸鉛以及含有AuCl₄^-+的物質(zhì)，硝酸鉛中加入硫酸可以轉(zhuǎn)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(yáng)極，粗銅中的銅和鉛會(huì)發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，據(jù)此回答；
（2）陽(yáng)極泥的成分為Cu、Au（金）和PbSO₄ 等，在焙燒過(guò)程中銅被氧化為了CuO，根據(jù)陽(yáng)極泥充分的粉碎，增大接觸面積可以提高焙燒效率來(lái)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(jù)此回答；
（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，配平書寫方程式；
（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，據(jù)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(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（或繼續(xù)）洗滌，干燥獲得硫酸銅晶體；Au（金）和PbSO₄等雜質(zhì)經(jīng)王水、濃硝酸氧化后可以得到硝酸鉛以及含有AuCl₄^-+的物質(zhì)，硝酸鉛中加入硫酸可以轉(zhuǎn)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(yáng)極會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，其中單質(zhì)銅和活性的金屬都會(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，所以在焙燒過(guò)程中銅被氧化為了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； 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(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)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(guò)濾操作．
故答案為：蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶，過(guò)濾（或繼續(xù)）洗滌，干燥；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，根據(jù)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，因此得到的反應(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，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(guò)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(fā)生的是沉淀溶解轉(zhuǎn)化的反應(yīng)，離子方程式要注意標(biāo)明狀態(tài)，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)：本題主要考查學(xué)生對(duì)物質(zhì)的分離、離子的檢驗(yàn)、粗鹽的提純 等知識(shí)的掌握，是一道能力提升題，難度大．