Question

12．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下：

（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^-+SO₄^2-=PbSO₄和Cu-2e^-=Cu²⁺．
（2）焙烧阳极泥时，为了提高焙烧效率，采取的合理措施是将阳极泥粉碎，逆流焙烧等．
（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+3SO₄^2-+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1并入硫酸铜溶液进行循环操作，请指出流程图中另一处类似的做法用滤液2溶解碱浸渣（或并入硝酸中）．
（6）已知298K时，Ksp（PbCO₃）=1.46×10^-13，Ksp（PbSO₄）=1.82×10^-8，用离子方程式表示加入碳酸钠溶液的作用PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq）．

Answer 1

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；Au（金）和PbSO₄等杂质经碳酸钠浸洗、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SO₄^2-，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）碳酸铅比硫酸铅更加难溶，往硫酸铅中加入碳酸钠，发生的是沉淀溶解转化的反应．

解答 解：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；Au（金）和PbSO₄等杂质经碳酸钠浸洗、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Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，
故答案为：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄；
（2）由题干可知，用于焙烧的阳极泥的成分为Cu、Au（金）和PbSO₄ 等，在焙烧过程中铜被氧化为CuO，而Au（金）和PbSO₄ 均较稳定，要使焙烧效率提高，合理措施是把得到的阳极泥充分的粉碎，增大接触面积，或把反应后的气体在次逆流焙烧，这样可以升高温度且减少能耗，
故答案为：将阳极泥粉碎，逆流焙烧等；
（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SO₄^2-，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+3SO₄^2-+8Cl^-+12H⁺，
故答案为：2AuCl₄^-+3SO₂+6H₂O=2Au+3SO₄^2-+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，因此类似此处的做法，应该是流程中得到的另一滤液2，此滤液2是在硝酸铅溶液中加入硫酸生成硫酸铅沉淀并过滤走硫酸铅后剩下的溶液，此溶液中H⁺没有发生反应，因此还有大量的硝酸溶液，所以可以把此滤液当成硝酸加入前面的碱浸渣中溶解碱浸渣；
故答案为：用滤液2溶解碱浸渣 （或并入硝酸中）；
（6）比较两种沉淀的溶度积，可知碳酸铅比硫酸铅更加难溶，则往硫酸铅中加入碳酸钠发生沉淀溶解转化，离方程式为PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq），
故答案为：PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq）．

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．