Question

12．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：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄和Cu-2e^-=Cu²⁺．
（2）焙燒陽極泥時，為了提高焙燒效率，采取的合理措施是將陽極泥粉碎，逆流焙燒等．
（3）操作I的主要步驟為蒸發(fā)濃縮，降溫結晶，過濾．
（4）寫出用SO₂還原AuCl₄^-的離子方程式2AuCl₄^-+3SO₂+6H₂O=2Au+3SO₄^2-+8Cl^-+12H⁺．
（5）為了減少廢液排放、充分利用有用資源，工業(yè)上將濾液1并入硫酸銅溶液進行循環(huán)操作，請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，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 由實驗流程可知，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(jīng)過蒸發(fā)濃縮，降溫結晶，過濾、洗滌，干燥獲得硫酸銅晶體；Au（金）和PbSO₄等雜質經(jīng)碳酸鈉浸洗、濃硝酸氧化后，過濾得到硝酸鉛溶液，濾液加硫酸生成硫酸鉛沉淀，再過濾得到硫酸鉛；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）粗銅中的銅和鉛會發(fā)生失電子的氧化反應；
（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CuO，則陽極泥充分的粉碎，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(jīng)過蒸發(fā)濃縮，降溫結晶，過濾、洗滌，干燥獲得硫酸銅晶體；Au（金）和PbSO₄等雜質經(jīng)碳酸鈉浸洗、濃硝酸氧化后，過濾得到硝酸鉛溶液，濾液加硫酸生成硫酸鉛沉淀，再過濾得到硫酸鉛；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極會發(fā)生氧化反應，其中單質銅和活潑性比Cu強的金屬都會發(fā)生溶解，因此粗銅中的銅和鉛會發(fā)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，在焙燒過程中銅被氧化為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；
（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、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等步驟，故答案為：蒸發(fā)濃縮，降溫結晶，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(chǎn)物是SO₄^2-，還原產(chǎn)物是Au，由氧化還原反應得失電子守恒先缺項配平，然后根據(jù)電荷守恒再配平，則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(huán)，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(fā)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；
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）．

點評 本題考查混合物分離提純，為高頻考點，涉及物質的分離、離子的檢驗、電解原理、沉淀的轉化等知識，把握實驗流程及物質的性質為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，綜合性較強，題目難度較大．