Question

【題目】粗銅精煉后的陽極泥含有Cu、Au（金）和PbSO4等雜質，濕法處理陽極泥進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，陽極的電極反應式有：Pb-2e-+SO42-=PbSO4和 。

（2）堿浸渣的主要成分是 、 。（寫化學式）

（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）為了減少廢液排放、充分利用有用資源，工業上將濾液2并入硝酸進行循環操作，請指出流程圖中另一處類似的做法 。

（6）已知298K時，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，充分反應后達到平衡，溶液中c（CO32-）為5mol/L，溶液體積在反應前后保持不變，則平衡后c（SO42-）= 。

Answer 1

【答案】（1）Cu-2e-=Cu2+。

（2）Au PbCO3。

（3）蒸發濃縮、降溫結晶、過濾。

（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濃縮，降溫結晶，過濾（或繼續）洗滌，干燥獲得硫酸銅晶體；Au（金）和PbSO4等雜質經碳酸鈉、濃硝酸氧化后可以得到硝酸鉛以及含有AuCl4-的物質，硝酸鉛中加入硫酸可以轉化為硫酸鉛，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，粗銅作陽極，發生氧化反應，銅、鉛失去電子溶解，金不放電，在陽極泥中。則陽極的電極反應式有：Pb-2e-+SO42-=PbSO4和Cu- 2e- = Cu2+。

（2）由題干可知，用于焙燒的陽極泥的成分為Cu、Au（金）和PbSO4 等，所以在焙燒過程中銅被氧化為了CuO，而Au（金）和PbSO4 均較穩定。結合流程圖可知，堿浸渣加入硝酸后分別得到含有金和鉛元素的物質。則酸浸渣中含有與硫酸不反應的Au及PbSO4，加入碳酸鈉溶液后PbSO4轉化為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，主要步驟為蒸發濃縮、降溫結晶、過濾。

（4）由示意圖可知，SO2還原AuCl4-得到Au，SO2被氧化得到SO42- ，根據氧化還原反應得失電子守恒先缺項配平，然后根據電荷守恒再配平，則反應的離子方程式為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濾走硫酸鉛后剩下的溶液，此溶液中H+沒有發生反應，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，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，應該是流程中得到的另一濾液1，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CuSO4溶液進行循環，有利于充分利用。

（6）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，發生的是沉淀溶解轉化的反應，PbSO4（s）+CO32-（aq）PbCO3（s）+SO42-（aq）。則PbSO4全部轉化為PbCO3，則平衡后c（SO42-）=1 mol/L。