Question

【題目】精煉銅工業(yè)中陽極泥的綜合利用具有重要意義。一種從銅陽極泥(主要含有銅、銀、金、少量的鎳)中分離提取多種金屬元素的工藝流程如下：

已知：ⅰ分金液中含金離子主要成分為[AuCl4]－；分金渣的主要成分為AgCl；

ⅱ分銀液中含銀離子主要成分為[Ag(SO3)2]3－，且存在[Ag(SO3)2]3—Ag++2SO

ⅲ“分銅”時各元素的浸出率如下表所示。

（1）由表中數(shù)據(jù)可知，Ni的金屬性比Cu______。分銅渣中銀元素的存在形式為（用化學(xué)用語表示）______。“分銅”時，如果反應(yīng)溫度過高，會有明顯的放出氣體現(xiàn)象，原因是_______。

（2）“分金”時，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)的量分數(shù)與pH的關(guān)系如圖所示。

“沉銀”時，需加入硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH=4，分析能夠析出AgCl的原因為_______。調(diào)節(jié)溶液的pH不能過低，理由為______（用離子方程式表示）。

（4）已知Ksp[Ag2SO4]=1.4×10－5，沉銀時為了保證不析出Ag2SO4，應(yīng)如何控制溶液中SO42—濃度（假定溶液中Ag+濃度為0.1mol/L）。________。

（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鎳粉。當(dāng)其他條件一定時，NH4Cl的濃度對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，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】強 Ag、AgCl H2O2分解放出氧氣 2Au+ClO3－+7Cl－+6H+=2[AuCl4]－ +3H2O 分銀液中存在[Ag(SO3)2]3—Ag++2SO32－，加H2SO4至pH=4，SO32－轉(zhuǎn)化為HSO3－，c(SO32－)減小，平衡正向移動，c(Ag+)增大，Ag+與分銀液中Cl－反應(yīng)生成AgCl SO32－+ 2H+ = SO2↑+H2O 溶液中SO42—濃度應(yīng)低于1.4×10－3mol/L 10 H2

【解析】

銅陽極泥中加入硫酸、過氧化氫和氯化鈉進行分銅，“分銅”時，單質(zhì)銅發(fā)生的反應(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”時加入足量的NaCl可以使溶解出的Ag+形成AgCl進入分銅渣；加入鹽酸和氯酸鈉進行分金，“分金”時，單質(zhì)金發(fā)生的反應(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]-，分金液的主要成分為[AuCl4]-；分金渣的主要成分為AgCl，加入亞硫酸鈉進行分銀，過濾得到的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，電離出Ag+，Ag+與分銀液中的Cl-反應(yīng)生成AgCl，以此解答該題。

(1)由表中數(shù)據(jù)可知，鎳的Ni浸出率比銅高，說明鎳容易被氧化，因此金屬性Ni比Cu強。根據(jù)上述分析，“分銅”時加入足量的NaCl可以使溶解出的Ag+形成AgCl進入分銅渣，分銅渣中銀元素的存在形式為Ag、AgCl；“分銅”時，如果反應(yīng)溫度過高，雙氧水發(fā)生分解，會有明顯的氣體放出現(xiàn)象，故答案為：強；Ag、AgCl；H2O2分解放出氧氣；

(2)分金液的主要成分為[AuCl4]-，“分金”時，單質(zhì)金發(fā)生的反應(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]-，反應(yīng)的離子方程式為：2Au+ClO3-+7Cl-+6H+=2[AuCl4]-+3H2O，故答案為：2Au+ClO3-+7Cl-+6H+=2[AuCl4]-+3H2O；

(3)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，平衡正向進行，能夠析出AgCl 的原因為：H2SO4電離出的H+降低了SO32-的濃度，促使[Ag(SO3)2]3-Ag++2SO32-平衡正向移動，電離出Ag+，Ag+與分銀液中的Cl-反應(yīng)生成AgCl，調(diào)節(jié)溶液的pH 不能過低理由為：避免產(chǎn)生污染氣體SO2，

故答案為：H2SO4電離出的H+降低了SO32-的濃度，促使[Ag(SO3)2]3-Ag++2SO32-平衡正向移動，電離出Ag+，Ag+與分銀液中的Cl-反應(yīng)生成AgCl；避免產(chǎn)生污染氣體SO2；

(3)分銀液中主要成分為[Ag(SO3)2]3-，由于存在[Ag(SO3)2]3-Ag++2SO32-，H2SO4電離出的H+降低了SO32-的濃度，平衡正向進行，c(Ag+)增大，Ag+與分銀液中Cl－反應(yīng)生成AgCl；如果溶液的pH 過低，硫酸會與亞硫酸根離子反應(yīng)放出氣體SO2，產(chǎn)生污染，反應(yīng)的離子方程式為SO32－+ 2H+ = SO2↑+H2O，故答案為：分銀液中存在[Ag(SO3)2]3—Ag++2SO32－，加H2SO4至pH=4，SO32－轉(zhuǎn)化為HSO3－，c(SO32－)減小，平衡正向移動，c(Ag+)增大，Ag+與分銀液中Cl－反應(yīng)生成AgCl；SO32－+ 2H+ = SO2↑+H2O；

(4)c(SO42—)===1.4×10－3 mol/L，因此沉銀時為了保證不析出Ag2SO4，應(yīng)如何控制溶液中SO42—濃度低于1.4×10－3mol/L，故答案為：溶液中SO42—濃度應(yīng)低于1.4×10－3mol/L；

(5)根據(jù)圖象可知，NH4Cl的濃度為10gL-1時，鎳的成粉率最高，所以NH4Cl的濃度最好控制為10 gL-1，當(dāng)NH4Cl濃度大于15gL-1時，陰極有氣體生成，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陰極生成的氣體為氫氣，溶液中銨根離子水解溶液呈酸性，陰極電極反應(yīng)式為：2H++2e-=H2↑或2NH4++2H2O+2e-=2NH3H2O+H2↑，產(chǎn)生氣體為氫氣，故答案為：10；H2。