Question

【題目】精煉銅工業中陽極泥的綜合利用具有重要意義。一種從銅陽極泥(主要含有銅、銀、金、少量的鎳)中分離提取多種金屬元素的工藝流程如下：

已知：ⅰ分金液中含金離子主要成分為[AuCl4]－；分金渣的主要成分為AgCl；

ⅱ分銀液中含銀離子主要成分為[Ag(SO3)2]3－，且存在[Ag(SO3)2]3—Ag++2SO

ⅲ“分銅”時各元素的浸出率如下表所示。

（1）由表中數據可知，Ni的金屬性比Cu______。分銅渣中銀元素的存在形式為（用化學用語表示）______。“分銅”時，如果反應溫度過高，會有明顯的放出氣體現象，原因是_______。

（2）“分金”時，單質金發生反應的離子方程式為________。

（3）Na2SO3溶液中含硫微粒物質的量分數與pH的關系如圖所示。

“沉銀”時，需加入硫酸調節溶液的pH=4，分析能夠析出AgCl的原因為_______。調節溶液的pH不能過低，理由為______（用離子方程式表示）。

（4）已知Ksp[Ag2SO4]=1.4×10－5，沉銀時為了保證不析出Ag2SO4，應如何控制溶液中SO42—濃度（假定溶液中Ag+濃度為0.1mol/L）。________。

（5）工業上，用鎳為陽極，電解0.1 mol/L NiCl2溶液與一定量NH4Cl組成的混合溶液，可得高純度的球形超細鎳粉。當其他條件一定時，NH4Cl的濃度對陰極電流效率及鎳的成粉率的影響如圖所示：

為獲得髙純度的球形超細鎳粉，NH4Cl溶液的濃度最好控制為_______g/L，當NH4Cl溶液的濃度大于15g/L時，陰極有無色無味氣體生成，導致陰極電流效率降低，該氣體為_______。

Answer 1

【答案】強 Ag、AgCl H2O2分解放出氧氣 2Au+ClO3－+7Cl－+6H+=2[AuCl4]－ +3H2O 分銀液中存在[Ag(SO3)2]3—Ag++2SO32－，加H2SO4至pH=4，SO32－轉化為HSO3－，c(SO32－)減小，平衡正向移動，c(Ag+)增大，Ag+與分銀液中Cl－反應生成AgCl SO32－+ 2H+ = SO2↑+H2O 溶液中SO42—濃度應低于1.4×10－3mol/L 10 H2

【解析】

銅陽極泥中加入硫酸、過氧化氫和氯化鈉進行分銅，“分銅”時，單質銅發生的反應是銅在酸性溶液中被過氧化氫氧化生成硫酸銅和水，“分銅”時加入足量的NaCl可以使溶解出的Ag+形成AgCl進入分銅渣；加入鹽酸和氯酸鈉進行分金，“分金”時，單質金發生的反應是金和加入的氯酸鈉和鹽酸發生氧化還原反應生成[AuCl4]-，分金液的主要成分為[AuCl4]-；分金渣的主要成分為AgCl，加入亞硫酸鈉進行分銀，過濾得到的分銀液中主要成分為[Ag(SO3)2]3-，且存在[Ag(SO3)2]3-Ag++2SO32-加入硫酸沉銀，促使[Ag(SO3)2]3-Ag++2SO32-平衡正向移動，電離出Ag+，Ag+與分銀液中的Cl-反應生成AgCl，以此解答該題。

(1)由表中數據可知，鎳的Ni浸出率比銅高，說明鎳容易被氧化，因此金屬性Ni比Cu強。根據上述分析，“分銅”時加入足量的NaCl可以使溶解出的Ag+形成AgCl進入分銅渣，分銅渣中銀元素的存在形式為Ag、AgCl；“分銅”時，如果反應溫度過高，雙氧水發生分解，會有明顯的氣體放出現象，故答案為：強；Ag、AgCl；H2O2分解放出氧氣；

(2)分金液的主要成分為[AuCl4]-，“分金”時，單質金發生的反應是金和加入的氯酸鈉和鹽酸發生氧化還原反應生成[AuCl4]-，反應的離子方程式為：2Au+ClO3-+7Cl-+6H+=2[AuCl4]-+3H2O，故答案為：2Au+ClO3-+7Cl-+6H+=2[AuCl4]-+3H2O；

(3)分銀液中主要成分為[Ag(SO3)2]3-，且存在[Ag(SO3)2]3-Ag++2SO32-，H2SO4電離出的H+降低了SO32-的濃度，平衡正向進行，能夠析出AgCl 的原因為：H2SO4電離出的H+降低了SO32-的濃度，促使[Ag(SO3)2]3-Ag++2SO32-平衡正向移動，電離出Ag+，Ag+與分銀液中的Cl-反應生成AgCl，調節溶液的pH 不能過低理由為：避免產生污染氣體SO2，

故答案為：H2SO4電離出的H+降低了SO32-的濃度，促使[Ag(SO3)2]3-Ag++2SO32-平衡正向移動，電離出Ag+，Ag+與分銀液中的Cl-反應生成AgCl；避免產生污染氣體SO2；

(3)分銀液中主要成分為[Ag(SO3)2]3-，由于存在[Ag(SO3)2]3-Ag++2SO32-，H2SO4電離出的H+降低了SO32-的濃度，平衡正向進行，c(Ag+)增大，Ag+與分銀液中Cl－反應生成AgCl；如果溶液的pH 過低，硫酸會與亞硫酸根離子反應放出氣體SO2，產生污染，反應的離子方程式為SO32－+ 2H+ = SO2↑+H2O，故答案為：分銀液中存在[Ag(SO3)2]3—Ag++2SO32－，加H2SO4至pH=4，SO32－轉化為HSO－，c(SO32－)減小，平衡正向移動，c(Ag+)增大，Ag+與分銀液中Cl－反應生成AgCl；SO32－+ 2H+ = SO2↑+H2O；

(4)c(SO42—)===1.4×10－3 mol/L，因此沉銀時為了保證不析出Ag2SO4，應如何控制溶液中SO42—濃度低于1.4×10－3mol/L，故答案為：溶液中SO42—濃度應低于1.4×10－3mol/L；

(5)根據圖象可知，NH4Cl的濃度為10gL-1時，鎳的成粉率最高，所以NH4Cl的濃度最好控制為10 gL-1，當NH4Cl濃度大于15gL-1時，陰極有氣體生成，陰極發生還原反應，陰極生成的氣體為氫氣，溶液中銨根離子水解溶液呈酸性，陰極電極反應式為：2H++2e-=H2↑或2NH4++2H2O+2e-=2NH3H2O+H2↑，產生氣體為氫氣，故答案為：10；H2。