Question

【题目】铜阳极泥(主要含有铜、银、金、少量的镍)是有色金属冶炼过程中重要的“二次资源”。其合理处理对于实现资源的综合利用具有重要意义。一种从铜阳极泥中分离提取多种金属元素的工艺流程如下：

已知：分金液的主要成分为[AuCl4]－；分金渣的主要成分为AgCl；分银液中主要成分为[Ag(SO3)2]3－，且存在[Ag(SO3)2]3－=Ag++2SO32－

(1)“分铜”时，单质铜发生反应的化学方程式为___________，已知“分铜”时各元素的浸出率如下表所示。

“分铜”时加入足量的NaC1的主要作用为______________________。

(2)“分金”时，单质金发生反应的离子方程式为______________________。

(3)Na2SO3溶液中含硫微粒物质的量分数与pH的关系如图所示。

“沉银”时，需加入硫酸调节溶液的pH=4，分析能够析出AgC的原因为___________。调节溶液的pH不能过低，理由为___________。

(4)已知离子浓度≤10－5mol/L时，认为该离子沉淀完全。已知： Ksp[Pb(OH)2]=2.5×10－16，Ksp[Sb(OH)3]=10－41。浸取“分银渣”可得到含0.025 mol/L Pb2+的溶液(含少量Sb3+杂质)。欲获得较纯净的Pb2+溶液，调节PH的范围为___________。(忽略溶液体积变化)

(5)工业上，用镍为阳极，电解0.1 mol/L NiCl2溶液与一定量NH4Cl组成的混合溶液，可得高纯度的球形超细镍粉。当其他条件一定时，NH4Cl的浓度对阴极电流效率及镍的成粉率的影响如图所示：

为获得髙纯度的球形超细镍粉，NH4Cl溶液的浓度最好控制为___________g/L，当NH4Cl溶液的浓度大于15g/L时，阴极有无色无味气体生成，导致阴极电流效率降低，该气体为___________。

Answer 1

【答案】Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O 使溶解出的Ag+形成AgCl进入分铜渣，避免银元素的损失 2Au+ClO3－+7Cl－+6H+=2[AuCl4]－ +3H2O 分银液中存在[Ag(SO3)2]3Ag++2SO32－，加H2SO4至pH=4，SO32－转化为HSO3－，c(SO32－)减小，平衡正向移动，c(Ag+)增大，Ag+与分银液中Cl－反应生成AgCl， 避免产生污染气体SO2 2≤pH<7 10 H2

【解析】

本题是结合工艺流程考查元素化合物知识的综合应用。

铜阳极泥加入硫酸、过氧化氢和氯化钠进行“分铜”，“分铜”时，单质铜发生反应是铜在酸性溶液中被过氧化氢氧化生成硫酸铜和水，“分铜”时加人足量的NaCl的主要作用为使溶解出的Ag+形成AgCl进入分铜渣，加入盐酸和氯酸钠分金，分金液的主要成分为[AuCl4]-，“分金”时，单质金发生反应是金和加入的氯酸钠和盐酸发生氧化还原反应生成[AuCl4]-，分金渣加入亚硫酸钠过滤得到分银液中主要成分为[Ag（SO3）2]3-，且存在[Ag（SO3）2]3-Ag++2SO32-加入硫酸沉银，促使[Ag（SO3）2]3-Ag++2SO32-平衡正向移动，电离出Ag+，Ag+与分银液中的Cl-反应生成AgCl。

（1）①“分铜”时，单质铜发生反应是铜在酸性溶液中被过氧化氢氧化生成硫酸铜和水；

②“分铜”时加人足量的NaCl沉淀银离子，避免银的损失；

（2）分金液的主要成分为[AuCl4]-，“分金”时，单质金发生反应是金和加入的氯酸钠和盐酸发生氧化还原反应生成[AuCl4]-，据此书写离子方程式；

（3）①分银液中主要成分为[Ag（SO3）2]3-，且存在[Ag（SO3）2]3-Ag++2SO32-，H2SO4电离出的H+降低了SO32-的浓度，平衡正向进行；

②调节溶液的PH 不能过低，容易和亚硫酸根离子反应生成污染性气体二氧化硫；

（4）根据Ksp[Pb（OH）2]可计算出Pb2+离子开始出现沉淀时的pH值，根据Ksp[Sb（OH）3]]可计算出Sb3+离子沉淀完全时的pH值，据此判断溶液的pH值范围。

（1）“分铜”时，单质铜发生反应的化学方程式为Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O。“分铜”时加入足量的NaC1的主要作用是使溶解出的Ag+形成AgCl进入分铜渣，避免银元素的损失。本小题答案为：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；使溶解出的Ag+形成AgCl进入分铜渣，避免银元素的损失。

（2）“分金”时，单质金发生反应的离子方程式为2Au+ClO3－+7Cl－+6H+=2[AuCl4]－ +3H2O。本小题答案为：2Au+ClO3－+7Cl－+6H+=2[AuCl4]－ +3H2O。

（3）“沉银”时，需加入硫酸调节溶液的pH=4，是因为H2SO4电离产生的氢离子降低了SO32－的浓度，促使[Ag(SO3)2]3Ag++2SO32－平衡正向移动，产生Ag+，Ag+与分银液中Cl－反应生成AgCl；调节溶液的pH不能过低，避免产生污染气体SO2。

（4）欲获得较纯净的Pb2+溶液，则Pb2+的浓度为0.025 mol/L，Ksp[Pb(OH)2]=c(Pb2+)c2(OH-)=0.025 mol/L×c2(OH-)=2.5×10－16，故c(OH-)=1.0×10-7，pH<7；Ksp[Sb(OH)3]= c(Sb2+)c3(OH-)=10－5mol/L ×c3(OH-)=10－41,c(OH-)=1.0×10-12，pH>7；获得较纯净的Pb2+溶液，调节PH的范围为2≤pH<7。

（5）根据图可知，阴极电流效率和镍的成粉率达到最大，NH4Cl的浓度为10g/L；根据电解原理，阴极电极反应为2H++2e-=H2↑，则阴极产生的气体是H2。本小题答案为：10；H2。