Question

【題目】冶金廠的爐渣中主要成分為CuO、Cu、Ag、Bi、Pb，還含有少量的SiO2和Au，從爐渣中回收有價金屬的一種工藝流程如圖所示。

回答下列問題：

（1）氧化浸取時加入H2O2的目的是__________________________(只要回答出一點即可)。

（2）熔煉時加入Na2CO3的目的是除硅，該過程的化學方程式是_____________________________。

（3）加入NaOH溶液的目的是調節溶液的pH，水解時通入水蒸氣的目的是_______________________。

（4）流程中加入N2H4·H2O還原得到銀的化學方程式是_____________________________。

（5）沉銀和鉛時，已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(PbCl2)=1.8×10-5，當AgCl和PbCl2共沉且c(Pb2+)∶c(Ag+)=107時,溶液中的c(Cl-)=________mol·L-1。

（6）用流程中得到的鉛制取Pb(NO3)2。用石墨作電極，電解Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液制取PbO2，陽極發生的電極反應式是_______________________，若電解液中不加入Cu(NO3)2，陰極反應式是______________________，這樣做的主要缺點是____________________________________。

Answer 1

【答案】減少氮的氧化物排放，提高硝酸的利用率 SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑ 稀釋溶液，提高溫度使水解平衡正向移動 4Ag(NH3)2Cl+N2H4·H2O=4Ag+4NH4Cl+N2↑+H2O+4NH3 0.01mol·L-1 Pb2+-2e-+2H2O=PbO2+4H+ Pb2++2e-=Pb 降低Pb2+的利用率

【解析】

本題考查化學工藝流程，（1）氧化浸出主要反應是溶解Cu、Ag、Bi、Pb，如溶解銅的離子反應Cu＋H2O2＋2HNO3=Cu(NO3)2＋2H2O，若只用HNO3，則發生3Cu＋8HNO3=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，產生氮的氧化物對環境有危害，因此加入H2O2的目的是減少氮的氧化物排放，提高硝酸的利用率；（2）因為SiO2、Au與硝酸不反應，推出浸出渣的成分是SiO2、Au，加入Na2CO3，發生SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑；（3）此步驟是水解，水蒸氣溶于溶液，可以稀釋溶液，同時水解是吸熱反應，通入水蒸氣，水蒸氣溫度高，促進水解平衡向正反應方向進行；（4）根據流程，發生Ag(NH3)2Cl＋N2H4·H2O→Ag↓＋NH4Cl，還原步驟出來的一種物質進入氨浸步驟，說明還原中還產生NH3，即Ag(NH3)2Cl＋N2H4·H2O→Ag↓＋NH4Cl＋NH3，Ag元素的化合價降低，N2H4中N的化合價為－2價，氧化還原反應中有化合價降低，必然有化合價的升高，即N2H4中N轉化N2，根據化合價的升降進行配平，得出反應方程式為4Ag(NH3)2Cl+N2H4·H2O=4Ag+4NH4Cl+N2↑+H2O+4NH3 ；（5）設溶液中c(Cl－)=xmol·L－1，溶液中c(Ag＋)=Ksp/c(Cl－)=1.8×10－10/xmol·L－1，溶液中c(Pb2＋)=Ksp/c2(Cl－)=1.8×10－5/x2mol·L－1，c(Pb2＋)/c(Ag＋)=107，解得x=0.01mol·L－1；（6）根據電解原理，陽極上發生氧化反應，化合價升高，Pb2＋在陽極上放電，生成PbO2，電極反應式為Pb2＋＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋；根據電解原理，Pb2＋應在陰極上放電，電極反應式為Pb2＋＋2e－=Pb；實驗的目的是制備PbO2，因此不加入Cu(NO3)2溶液，造成Pb2＋的利用率降低。