题目内容

5．粗铜精炼后的阳极泥含有Cu、Au（金）和PbSO4等杂质，湿法处理阳极泥进行综合利用的流程如图：

（1）用CuSO4做电解液电解含铜、金、铅的粗铜，阳极的电极反应式有：Pb-2e-+SO42-=PbSO4和Cu-2e-=Cu2+．
（2）碱浸渣的主要成分是Au、PbCO3．（写化学式）
（3）操作I的主要步骤为蒸发浓缩，降温结晶，过滤．
（4）写出用SO2还原AuCl4-的离子方程式2AuCl4-+3SO2+6H2O=2Au+3SO42-+8Cl-+12H+．
（5）为了减少废液排放、充分利用有用资源，工业上将滤液2并入硝酸进行循环操作，请指出流程图中另一处类似的做法将滤液1并入CuSO4溶液中．
（6）已知298K时，Ksp（PbCO3）=1.5×10-13，Ksp（PbSO4）=1.8×10-8，将1mol PbSO4固体放入1L Na2CO3溶液中，充分反应后达到平衡，溶液中c（CO32-）为5mol/L，溶液体积在反应前后保持不变，则平衡后c（SO42-）=1mol/L．

分析 由实验流程可知，粗铜精炼后的阳极泥含有Cu、Au（金）和PbSO4等杂质，焙烧后金属铜成为氧化铜，酸浸可以得到硫酸铜溶液，硫酸铜溶液经过蒸发浓缩，降温结晶，过滤、洗涤，干燥获得硫酸铜晶体；酸浸后的固体中含有Au（金）和PbSO4等杂质经碳酸钠浸洗，硫酸铅转化成碳酸铅，得碱浸渣为Au、PbCO3，浓硝酸氧化后，过滤得到硝酸铅溶液，滤液加硫酸生成硫酸铅沉淀，再过滤得到硫酸铅；脱铅滤渣主要是金，加王水溶金，得到含有AuCl4-的溶液，AuCl4-可以被SO2还原得到Au，
（1）粗铜中的铜和铅会发生失电子的氧化反应；
（2）阳极泥的成分为Cu、Au（金）和PbSO4 等，在焙烧过程中铜被氧化为CuO，则阳极泥充分的粉碎，增大接触面积可以提高焙烧效率；
（3）操作I的步骤是从硫酸铜溶液中获得硫酸铜晶体；
（4）SO2还原AuCl4-反应得到氧化产物是SO42-，还原产物是Au，配平书写方程式；
（5）将滤液1并入硫酸铜溶液进行循环操作，有利于充分利用；
（6）将1mol PbSO4固体放入1L Na2CO3溶液中，溶液中c（SO42-）=1mol/L，根据Ksp（PbCO3）=c（CO32-）×c（Pb2+）和c（CO32-）可计算出溶液中的c（Pb2+），再利用c（Pb2+）和Ksp（PbSO4）=c（SO42-）×c（Pb2+）计算出饱和溶液中c（SO42-），结合题中信息判断．

解答 解：由实验流程可知，粗铜精炼后的阳极泥含有Cu、Au（金）和PbSO4等杂质，焙烧后金属铜成为氧化铜，酸浸可以得到硫酸铜溶液，硫酸铜溶液经过蒸发浓缩，降温结晶，过滤、洗涤，干燥获得硫酸铜晶体；酸浸后的固体中含有Au（金）和PbSO4等杂质经碳酸钠浸洗，硫酸铅转化成碳酸铅，得碱浸渣为Au、PbCO3，浓硝酸氧化后，过滤得到硝酸铅溶液，滤液加硫酸生成硫酸铅沉淀，再过滤得到硫酸铅；脱铅滤渣主要是金，加王水溶金，得到含有AuCl4-的溶液，AuCl4-可以被SO2还原得到Au，
（1）电解精炼的粗铜作阳极会发生氧化反应，其中单质铜和活泼性比Cu强的金属都会发生溶解，因此粗铜中的铜和铅会发生失电子的氧化反应，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+、Pb-2e-+SO42-=PbSO4，
故答案为：Cu-2e-=Cu2+；
（2）酸浸后的固体中含有Au（金）和PbSO4等杂质经碳酸钠浸洗，硫酸铅转化成碳酸铅，得碱浸渣为Au、PbCO3，
故答案为：Au、PbCO3；
（3）操作I的步骤是从硫酸铜溶液中获得硫酸铜晶体，因此该步骤是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤，故答案为：蒸发浓缩，降温结晶，过滤；
（4）SO2还原AuCl4-中还原剂和氧化剂都比较明确，因此很容易推测出氧化产物是SO42-，还原产物是Au，由氧化还原反应得失电子守恒先缺项配平，然后根据电荷守恒再配平，则得到的反应方程式为2AuCl4-+3SO2+6H2O=2Au+3SO42-+8Cl-+12H+，
故答案为：2AuCl4-+3SO2+6H2O=2Au+3SO42-+8Cl-+12H+；
（5）滤液1是在结晶硫酸铜时剩下的滤液，还含有少量的未析出的硫酸铜，因此并入前面的硫酸铜溶液进行循环，有利于充分利用，
故答案为：将滤液1并入CuSO4溶液中；
（6）将1mol PbSO4固体放入1L Na2CO3溶液中，溶液中c（SO42-）=1mol/L，根据Ksp（PbCO3）=c（CO32-）×c（Pb2+）=1.5×10-13和c（CO32-）=5  mol/L可知，溶液中的c（Pb2+）=3×10-14mol/L，再根据c（Pb2+）和Ksp（PbSO4）=c（SO42-）×c（Pb2+）可知，饱和溶液中c（SO42-）=$\frac{1.8×1{0}^{-8}}{3×1{0}^{-14}}$=6×105mol/L＞1mol/L，所以溶液中的硫酸根离子没有沉淀，所以c（SO42-）=1mol/L，
故答案为：1mol/L．

点评 本题考查混合物分离提纯，为高频考点，涉及物质的分离、离子的检验、电解原理、沉淀的转化等知识，把握实验流程及物质的性质为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，综合性较强，题目难度较大．

练习册系列答案
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6．下列物质中，属于电解质的是（　　）
A．H2B．AlCl3C．CH4D．H2SO4
16．如图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

I．已知该产业链中某反应的平衡表达式为：K=$\frac{{c（{H_2}）•c（{CO}）}}{{c（{H_2}O）}}$，它所对应反应的化学方程式为C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）；
II．二甲醚（CH3OCH3）在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用，工业上以CO和H2为原料生产CH3OCH3．工业制备二甲醚在催化反应室中（压力2.0～10.0Mpa，温度230～280℃）进行下列反应：
①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1=-90.7kJ•mol-1
②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-23.5kJ•mol-1
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H3=-41.2kJ•mol-1
（1）催化反应室中总反应的热化学方程式为3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-247kJ•mol-1，830℃时反应③的K=1.0，则在催化反应室中反应③的K＞1.0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）在某温度下，若反应①的起始浓度分别为：c（CO）=1mol/L，c（H2）=2.4mol/L，5min后达到平衡，CO的转化率为50%，若反应物的起始浓度分别为：c（CO）=4mol/L，c（H2）=a mol/L；达到平衡后，c（CH3OH）=2mol/L，a=5.4mol/L．
（3）反应②在t℃时的平衡常数为400，此温度下，在0.5L的密闭容器中加入一定量的甲醇，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下：
物质CH3OHCH3OCH3H2O
c/（mol•L-1）0.81.241.24
①此时刻，v正大于 v逆（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②平衡时二甲醚的物质的量浓度是1.6mol/L．
13．室温下，用0.1mol•L-1  NaOH溶液分别滴定20.00ml0.1mol•L-1的盐酸和醋酸溶液，滴定曲线如图．下列说法正确的是（　　）
A．I、Ⅱ分别表示盐酸和醋酸的滴定曲线
B．V（NaOH）=10.00mL时，$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$＞1
C．pH=7时，两种酸所消耗NaOH溶液的体积相等
D．V（NaOH）=20.00mL时，c（Cl一）＜c（CH3COO一）
20．在一定温度和压强下，有如下反应：2SO2（g）+O2（g） $?_{△}^{催化剂}$2SO3（g），将1.6molSO2和0.8mol O2放入一体积可变的密闭容器中，测得容器的起始容积为100L经一段时间后，反应达到平衡，测得混合气体的体积为80L，请回答下列问题：
（1）达平衡时SO2的转化率为60%；
（2）若起始时加入amolSO2、bmol O2，且a：b=2：1，在同样温度和压强下，反应达到平衡时，测得混合气体的容积为120L．则a、b的值分别为：a=2.4，b=1.2．
（3）若容器为体积不变的密闭容器，其容积为100L，起始时加入xmolSO2、ymol O2和zmol SO3，反应达平衡时，温度和压强与（2）完全相同，容器内各气体的体积分数也与（2）达平衡时的情况完全相同，则x、y应该满足的关系式为x=2y，x、z应该满足的关系式为x+z=2．
10．一定条件下，在一个1L的密闭容器中，加入2mol A和1mol B，发生下列反应：2A（g）+B（g）?3C（g）+D（s），10min后达到平衡，平衡时C的浓度为0.12mol/L．
（1）维持容器的温度不变，若缩小容器的体积，则平衡不移动（填“向正反应方向”或“向逆反应方向”或“不”）．
（2）维持容器的体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍与上述平衡相同的是BC．
A．4mol A+2mol B
B．3mol C+1mol D
C．2mol A+1mol B+1mol D
（3）若维持容器内的体积和温度不变，反应从逆反应开始，按不同配比作为起始物质，达到平衡时，C的浓度与上述平衡相同，则C的起始物质的量应满足的条件是1.2mol＜nc≤3mol．
（4）到达平衡时B的转化率为40%．若到达到平衡后向容器中加入少量的C，其它条件保持不变，B的转化率将变小（填“变大”或“变小”或“不变”）．
17．2016年10月17日，我国神舟11号飞船发射在即，长征三号丙型运载火箭开始加注燃料．长征三号丙型火箭第一级和第二级采用偏二甲肼（UDMH）和N2O4为动力源，反应方程式为：（CH3）2N2H2+2N2O4=2CO2+4H2O+3N2，关于该反应的说法中正确的是（　　）
A．该反应不是氧化还原反应B．氮气只是氧化产物
C．N2O4是还原剂D．N2O4是氧化剂
14．实验室需要0.1mol/L NaOH溶液450mL和0.5mol/L硫酸溶液500mL．根据这两种溶液的配制情况回答下列问题：
①如图所示的仪器中，配制溶液肯定不需要的是AC （填序号），配制上述溶液还需用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒 （填仪器名称）．

②配制0.1mol/L NaOH溶液时，其正确的操作顺序是（字母表示，每个字母只能用一次）F E D C B A．
A．将容量瓶盖紧，振荡，摇匀
B．改用胶头滴管加水，使溶液凹面恰好与刻度线相切
C．继续往容量瓶内小心加水，直到液面接近刻度1～2cm处
D．用30mL水洗涤烧杯2～3次，洗涤液均注入容量瓶
E．将溶解的氢氧化钠溶液沿玻璃棒注入500mL的容量瓶中
F．准确称取计算量的氢氧化钠固体于烧杯中，再加入少量水（约30mL），用玻璃棒慢慢搅动，使其充分溶解
③配制0.1mol/L NaOH溶液时，在实验中其他操作均正确，若定容时仰视容量瓶刻度线，则所配溶液浓度小于0.1mol/L（填“大于”、“等于”或“小于”）．
④配制0.5mol/L硫酸溶液500mL时，所需质量分数为98%、密度为1.84g/cm3的浓硫酸的体积为13.6mL，用15mL量取（A.10ml B.15ml．C.20ml）．
⑤配制0.5mol/L硫酸溶液时，在实验中其他操作均正确，若用量筒量取浓硫酸时仰视刻度线，则所配溶液浓度大于0.5mol/L（填“大于”、“等于”或“小于”）．
15．密闭容器中自由移动的活塞两边分别充入空气和H2、O2的混合气体，开始体积比为1：3，若将H2、O2的混合气体点燃引爆，恢复到原来温度（水为液态），活塞右滑停留于容器的正中央，则原来H2、O2的体积比可能为（　　）
A．1：2B．3：2C．5：2D．7：2

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