Question

【題目】粗銅精煉后的陽極泥中含有Cu、Au(金)和PbSO4等雜質，濕法處理陽極泥進行綜合利用的工藝流程如圖所示：

(1)電解精煉含銅、金、鉛的粗銅時，電解液應該用________溶液作電解液，電解時陽極的電極反應式為___________________________和Cu-2e-=Cu2+。

(2)完成操作Ⅰ的主要步驟有：__________________，過濾，洗滌，干燥。

(3)寫出用SO2還原AuCl4-的離子反應方程式____________________________。

(4)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________________________。

(5)用離子方程式表示加入碳酸鈉溶液的作用：___________________________。[已知298K時，Ksp(PbCO3)=1.46×10-13，Ksp(PbSO4)=1.82×10-8]。當溶液中c(SO42-)=0.2mol/L時，c(CO32-)=________mol/L。結果保留2位有效數(shù)字

Answer 1

【答案】CuSO4 Pb-2e-+SO42-=PbSO4 蒸發(fā)濃縮，降溫結晶 2AuCl4-+3SO2+6H2O=2Au+3SO42-+8Cl-+12H+ 用濾液2溶解堿浸渣(或并入硝酸中溶解堿浸渣) PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq) 1.6×10-6

【解析】

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)電解精煉粗銅時一般用硫酸銅溶液作電解質溶液；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-+SO42-=PbSO4；

(2)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，操作II是從酸浸渣(PbSO4)中得到堿浸渣(PbCO3)，因此該操作是過濾操作；

(3)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物是SO42-，還原產物是Au，根據(jù)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，因此得到的反應方程式為：2AuCl4-+3SO2+6H2O=2Au+3SO42-+8Cl-+12H+；

(4)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出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；

(5)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)生的是沉淀溶解轉化的反應，離子方程式要注意標明狀態(tài)，方程式為：PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq)，已知298K時，當溶液中c(SO42-)=0.2mol/L，Ksp(PbSO4)=1.82×10-8時，c(Pb2+)=9.1×10-8mol/L，Ksp(PbCO3)=1.46×10-13，c(CO32-)=1.6×10-6mol/L。