Question

【題目】粗銅精煉后的陽(yáng)極泥含有Cu、Au（金）和PbSO4等雜質(zhì)，濕法處理陽(yáng)極泥進(jìn)行綜合利用的流程如下：

（1）用CuSO4做電解液電解含銅、金、鉛的粗銅，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式有：Pb-2e-+SO42-=PbSO4和 。

（2）堿浸渣的主要成分是 、 。（寫化學(xué)式）

（3）操作I的主要步驟為 。

（4）寫出用SO2還原AuCl4-的離子方程式 。

（5）為了減少?gòu)U液排放、充分利用有用資源，工業(yè)上將濾液2并入硝酸進(jìn)行循環(huán)操作，請(qǐng)指出流程圖中另一處類似的做法 。

（6）已知298K時(shí)，Ksp（PbCO3）=1.5×10-13，Ksp（PbSO4）= 1.8×10-8，將1 mol PbSO4固體放入1L Na2CO3溶液中，充分反應(yīng)后達(dá)到平衡，溶液中c（CO32-）為5mol/L，溶液體積在反應(yīng)前后保持不變，則平衡后c（SO42-）= 。

Answer 1

【答案】（1）Cu-2e-=Cu2+。

（2）Au PbCO3。

（3）蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過(guò)濾。

（4）3SO2+2AuCl4-+6H2O=3SO42-+2Au↓+12H+8Cl-。

（5）將濾液1并入CuSO4溶液中。

（6）1mol/L。

【解析】

試題分析：粗銅精煉后的陽(yáng)極泥含有Cu、Au（金）和PbSO4等雜質(zhì)，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(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶，過(guò)濾（或繼續(xù)）洗滌，干燥獲得硫酸銅晶體；Au（金）和PbSO4等雜質(zhì)經(jīng)碳酸鈉、濃硝酸氧化后可以得到硝酸鉛以及含有AuCl4-的物質(zhì)，硝酸鉛中加入硫酸可以轉(zhuǎn)化為硫酸鉛，AuCl4-可以被SO2還原得到Au。

（1）用CuSO4做電解液，電解含銅、金、鉛的粗銅，粗銅作陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅、鉛失去電子溶解，金不放電，在陽(yáng)極泥中。則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式有：Pb-2e-+SO42-=PbSO4和Cu- 2e- = Cu2+。

（2）由題干可知，用于焙燒的陽(yáng)極泥的成分為Cu、Au（金）和PbSO4 等，所以在焙燒過(guò)程中銅被氧化為了CuO，而Au（金）和PbSO4 均較穩(wěn)定。結(jié)合流程圖可知，堿浸渣加入硝酸后分別得到含有金和鉛元素的物質(zhì)。則酸浸渣中含有與硫酸不反應(yīng)的Au及PbSO4，加入碳酸鈉溶液后PbSO4轉(zhuǎn)化為PbCO3。所以堿浸渣的主要成分是Au和PbCO3。

（3）操作I是在硫酸銅溶液中得到硫酸銅晶體，主要步驟為蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過(guò)濾。

（4）由示意圖可知，SO2還原AuCl4-得到Au，SO2被氧化得到SO42- ，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒先缺項(xiàng)配平，然后根據(jù)電荷守恒再配平，則反應(yīng)的離子方程式為3SO2 + 2AuCl4- +6H2O = 3SO42- +2Au↓+12H+8Cl-。

（5）濾液2是在硝酸鉛溶液中加入硫酸生成硫酸鉛沉淀并過(guò)濾走硫酸鉛后剩下的溶液，此溶液中H+沒有發(fā)生反應(yīng)，因此還有大量的硝酸溶液，所以可以把此濾液當(dāng)成硝酸加入前面的堿浸渣中溶解堿浸渣，或者與前面堿浸渣步驟需要加入的硝酸合并加以利用。因此類似此處的做法，應(yīng)該是流程中得到的另一濾液1，濾液1是在結(jié)晶硫酸銅時(shí)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CuSO4溶液進(jìn)行循環(huán)，有利于充分利用。

（6）通過(guò)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(zhuǎn)化的反應(yīng)，PbSO4（s）+CO32-（aq）PbCO3（s）+SO42-（aq）。則PbSO4全部轉(zhuǎn)化為PbCO3，則平衡后c（SO42-）=1 mol/L。