Question

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         。

（2）碱浸渣的主要成分是               、              。（写化学式）

（3）操作I的主要步骤为                            。

（4）写出用SO₂还原AuCl₄^-的离子方程式                       。

（5）为了减少废液排放、充分利用有用资源，工业上将滤液2并入硝酸进行循环操作，请指出流程图中另一处类似的做法                     。

（6）已知298K时，K_sp（PbCO₃）=1.5×10^-13，K_sp（PbSO₄）= 1.8×10^-8，将1 mol PbSO₄固体放入1L Na₂CO₃溶液中，充分反应后达到平衡，溶液中c（CO₃^2-）为5mol/L，溶液体积在反应前后保持不变，则平衡后c（SO₄^2-）=            。

Answer

（1）Cu-2e-=Cu2+。

（2）Au PbCO3。

（3）蒸发浓缩、降温结晶、过滤。

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

（5）将滤液1并入CuSO4溶液中。

（6）1mol/L。

【解析】

试题分析：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（或继续）洗涤，干燥获得硫酸铜晶体；Au（金）和PbSO4等杂质经碳酸钠、浓硝酸氧化后可以得到硝酸铅以及含有AuCl4-的物质，硝酸铅中加入硫酸可以转化为硫酸铅，AuCl4-可以被SO2还原得到Au。

（1）用CuSO4做电解液，电解含铜、金、铅的粗铜，粗铜作阳极，发生氧化反应，铜、铅失去电子溶解，金不放电，在阳极泥中。则阳极的电极反应式有：Pb-2e-+SO42-=PbSO4和Cu- 2e- = Cu2+。

（2）由题干可知，用于焙烧的阳极泥的成分为Cu、Au（金）和PbSO4 等，所以在焙烧过程中铜被氧化为了CuO，而Au（金）和PbSO4 均较稳定。结合流程图可知，碱浸渣加入硝酸后分别得到含有金和铅元素的物质。则酸浸渣中含有与硫酸不反应的Au及PbSO4，加入碳酸钠溶液后PbSO4转化为PbCO3。所以碱浸渣的主要成分是Au和PbCO3。

（3）操作I是在硫酸铜溶液中得到硫酸铜晶体，主要步骤为蒸发浓缩、降温结晶、过滤。

（4）由示意图可知，SO2还原AuCl4-得到Au，SO2被氧化得到SO42- ，根据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，则反应的离子方程式为3SO2 + 2AuCl4- +6H2O = 3SO42- +2Au↓+12H+8Cl-。

（5）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，或者与前面碱浸渣步骤需要加入的硝酸合并加以利用。因此类似此处的做法，应该是流程中得到的另一滤液1，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CuSO4溶液进行循环，有利于充分利用。

（6）通过比较两种沉淀的溶度积，可以看出碳酸铅比硫酸铅更加难溶，因此往硫酸铅中加入碳酸钠，发生的是沉淀溶解转化的反应，PbSO4（s）+CO32-（aq）PbCO3（s）+SO42-（aq）。则PbSO4全部转化为PbCO3，则平衡后c（SO42-）=1 mol/L。

考点：工艺流程