Question

6．某粗銅含鐵、金和鉛等雜質(zhì)，通過電解精煉銅后，陽極泥含有Cu、Au（金）和PbSO₄等雜質(zhì)，為充分利用電解后的陽極泥和電解液，設(shè)計如下工藝流程：

回答下列問題：
（1）溶液A是一種綠色氧化劑，則反應(yīng)①的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（2）試劑B為CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃．
（3）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（寫一點即可）．
（4）操作Ⅰ的主要步驟為蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶過濾，洗滌，干燥
（5）寫出反應(yīng)②的離子方程式2AuCl₄^-+3SO₂+6H₂O=2Au+3SO₄^2-+8Cl^-+12H⁺．
（6）為了減少廢液排放、充分利用有用資源，工業(yè)上將濾液Ⅰ并入溶液Ⅰ進(jìn)行循環(huán)操作，請指出流程圖中另一處類似的做法用濾液Ⅱ溶解堿浸渣（或并入硝酸中）．
（7）已知298K時，K_sp（PbCO₃）=1.46×10^-13，K_sp（PbSO₄）=1.2×10^-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 粗銅精煉后的電解液中含有亞鐵離子，加入溶液A是一種綠色氧化劑，應(yīng)為雙氧水，將亞鐵離子氧化成鐵離子，再調(diào)節(jié)PH值，得到氫氧化鐵沉淀，陽極泥含有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)過蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶，過濾（或繼續(xù)）洗滌，干燥獲得硫酸銅晶體，酸浸渣含有Au（金）和PbSO₄等經(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）反應(yīng)①為亞鐵離子被雙氧水氧化成鐵離子，根據(jù)電荷守恒和元素守恒書寫離子方程式；
（2）試劑B目的是調(diào)節(jié)溶液的PH值，同時不能引入新雜質(zhì)，據(jù)此判斷；
（3）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(jù)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；
（4）操作I的步驟是從硫酸銅溶液中獲得硫酸銅晶體，據(jù)此回答；
（5）反應(yīng)②為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；
（6）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；
（7）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)過蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶，過濾（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）反應(yīng)①為亞鐵離子被雙氧水氧化成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）試劑B目的是調(diào)節(jié)溶液的PH值，同時不能引入新雜質(zhì)，可以用CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃，
故答案為：CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃；
（3）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(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：將陽極泥粉碎，逆流焙燒等；
（4）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、過濾、洗滌、干燥等步驟，
故答案為：蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶；
（5）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，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒先缺項配平，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⁺；
（6）濾液Ⅰ是在結(jié)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(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Ⅱ，此濾液Ⅱ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(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Ⅱ溶解堿浸渣（或并入硝酸中）；
（7）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(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）．

點評 本題考查混合物分離提純，為高頻考點，涉及物質(zhì)的分離、離子的檢驗、電解原理、沉淀的轉(zhuǎn)化等知識，把握實驗流程及物質(zhì)的性質(zhì)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實驗?zāi)芰Φ目疾�，綜合性較強(qiáng)，題目難度較大．