Question

银精矿(其化学成分有：Ag、Zn、Cu、Pb、S 及 SiO₂ 等)从其中提取银及铜和铅的工艺流程如图：

回答下列问题：

(1)“浸取”时，当盐酸的浓度和 KClO₃ 的量一定时，为提高浸取率可采取的措施是______(请用简练语言列举一项)。   

(2)“分离Ⅰ”所加试剂 X 为______，“分离Ⅱ”所得滤渣中除含单质硫外，还含有的成分有______。

(3)“浸银”反应的化学方程式为______

(4)N₂H₄ 的电子式为______，“还原”反应的离子方程式为______。

(5)“粗银”(含 Ag、Cu、Zn、Au)可用立式电解槽电解精炼，纯银作阴极，电解液采用硝酸和硝酸银的混合溶液。硝酸浓度不能过大，其原因是______(写出一条即可)。

(6)此类工厂排出的废水中含有 NO₃^-，对人体有害。科技人员在碱性条件下用 Al 粉将 NO₃^-还原为 N₂。缺点是处理后的水中引入了 AlO₂^-，仍然对人体健康有害。

已知：25℃时，Ksp[Al(OH)₃]=1.3×10^-33    Al(OH)₃⇌H⁺ + AlO₂^- + H₂O    K=1.0×10^-13

①25℃时，欲将上述处理过水中的 AlO₂^- 浓度降到 1.0×10^-6 mol/L，此时水中 c(Al³⁺)=______mol/L。

②25℃时，Al(OH)₃ 溶于 NaOH 溶液反应的平衡常数 K=______。

Answer

充分搅拌、粉碎银精矿、适当增大液固比、适当提高浸取温度、适当延长浸取时间 Zn SiO2 AgCl + 2Na2SO3 = Na3[Ag(SO3)2] + NaCl 4[Ag(SO3)2]3- + N2H4 + 4OH- = 4Ag↓ + 8SO32- + N2↑ + 4H2O 防止生成的银被硝酸溶解；防止 NO3-优先于 Ag+在阴极放电 1.3×10-12 10

【解析】

银精矿(其化学成分有：Ag、Zn、Cu、Pb、S及SiO2等)加盐酸和氯酸钾浸取，过滤，溶液中含有Zn2+、Cu2+、Pb2+，滤渣中含有S、SiO2、AgCl等；浸出液中加金属还原剂Zn，把Cu2+、Pb2+还原为单质，则试剂X为Zn，分离得到Cu和Pb、ZnCl2溶液；浸出渣含有S、SiO2、AgCl，加Na2SO3溶液，AgCl与Na2SO3反应生成Na3[Ag(SO3)2]和NaCl，过滤，滤渣为S和SiO2，滤液为Na3[Ag(SO3)2]和NaCl，在滤液中加N2H4，生成Ag和氮气；滤液中含有亚硫酸钠，氧化生成硫酸钠，以此解答该题。

(1)浸取时当盐酸的浓度和KClO3的量一定时，要加快化学反应速率的方法有：充分搅拌、粉碎银精矿、适当增大液固比、适当提高浸取温度、适当延长浸取时间，选择其中任意两种方法即可；

(2)分离得到氯化锌溶液可知加入的试剂X为Zn；根据分析可知“分离Ⅱ”所得滤渣中除含单质硫外，还含有SiO2；

(3)根据流程可知，浸银的反应物为AgCl和Na2SO3溶液，产物有Na3[Ag(SO3)2]，根据元素守恒可知反应方程式为：AgCl+2Na2SO3=Na3[Ag(SO3)2]+NaCl；

(4)N2H4 的电子式为；根据流程可知还原时主要反应物有Na3[Ag(SO3)2] 和N2H4，主要产物为氮气和Ag，可知反应过程银离子被还原，N2H4中氮元素被氧化，生成氮气，根据电子守恒和元素守恒可知离子方程式为：4[Ag(SO3)2]3- + N2H4 + 4OH- = 4Ag↓ + 8SO32- + N2↑ + 4H2O；

(5)浓硝酸具有强氧化性能氧化Ag，生成硝酸银溶液，所以硝酸浓度不能过大，防止生成的银被硝酸溶解；同时溶液中有大量硝酸根离子，还要防止 NO3-优先于 Ag+在阴极放电；

(6))①水中AlO2-浓度降到1.0×10-6mol•L-1，依据Al(OH)3⇌AlO2-+H++H2O，K=1.0×10-13，则c(H+)==10-7(mol/L)，则c(OH-)=10-7mol/L，25℃时，Ksp[Al(OH)3]= c3(OH-)·c(Al3+)=1.3×10-33，则c(Al3+)==1.3×10-12mol•L-1；
②由①H2O⇌OH-+H+、②Al(OH)3⇌AlO2-+H++H2O 可知，②-①得到OH-+Al(OH)3⇌AlO2-+H+，则Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数数值为K＝==10。