Question

5．工業(yè)上可以從電解銅的陽(yáng)極泥中提取很多重要物質(zhì)，其工藝流程如圖：

已知：①陽(yáng)極泥的主要化學(xué)成分，如表所示

主要成分	Cu	Ag	Au	Se	Te
百分含量/%	23.4	12.1	0.9	6.7	3.1

②溫度和硫酸濃度對(duì)陽(yáng)極泥中各組分浸出率的影響，如表所示：

	固定浸出溫度							固定H2SO4濃度
H2SO4濃度/mol•L-1	浸出率/%						浸出溫度/℃	浸出率/%
	Cu	Ag	Au	Se	Te			Cu	Ag	Au	Se	Te
4	95.1	4.67	＜0.2	0.83	8.93		30	87.1	4.58	＜0.2	0.08	6.83
3	94.5	4.65	＜0.2	0.28	6.90		40	94.5	4.65	＜0.2	0.28	6.90
2	78.1	2.65	＜0.2	0.05	2.85		50	96.1	5.90	＜0.2	0.64	8.73

（1）步驟I的主要目的為浸出銅，此過(guò)程中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O．分析如表數(shù)據(jù)，可知步驟I最適合的條件為硫酸濃度3mol•L^-1、浸出溫度40℃．
（2）步驟Ⅱ中，加入Cu粉的目的是除去濾液中含碲的離子，加入NaCl的目的為除去濾液中的Ag⁺．
（3）步驟Ⅲ的操作方法為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾．
（4）步驟Ⅳ中，反應(yīng)溫度為75℃．加入H₂O₂溶液的作用為氧化濾渣中的硒和碲，使其進(jìn)入溶液中；此過(guò)程中H₂O₁溶液的添加量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于理滄值，原因?yàn)樵黾游�和碲的浸出率、H₂O₂會(huì)有部分分解．
（5）步驟Ⅵ中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂SeO₃+2Na₂SO₃+2HCl=Se+2Na₂SO₄+2NaCl+H₂O．
（6）步驟Ⅶ中，Te的獲得可以通過(guò)堿性環(huán)境下電解Na₂TeO₃溶液實(shí)現(xiàn)，其陰極的電極反應(yīng)式為T(mén)eO₃^2-+4e^-+3H₂O=Te+6OH^-．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)陽(yáng)極泥的成分和流程圖，及題目要求，主要反應(yīng)是銅與硫酸及空氣中氧氣的反應(yīng)，配平方程式即可；根據(jù)題目中所給表格②中數(shù)據(jù)分析，綜合考慮浸出率和經(jīng)濟(jì)性等原則得出結(jié)論；
（2）步驟Ⅱ中，加入NaCl的目的顯然是使Ag⁺轉(zhuǎn)化為氯化銀沉淀而除去；
（3）使結(jié)晶水合物從溶液中結(jié)晶析出的步驟是：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾等，
（4）步驟Ⅳ中，反應(yīng)溫度為75℃．加入H₂O₂溶液的作用為氧化濾渣中的硒和碲，使其進(jìn)入溶液中；此過(guò)程中H₂O₂溶液的添加量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于理論值，原因是：從速率及平衡角度考慮，可增加硒和碲的浸出率，；H₂O₂會(huì)有部分分解，有損失；
（5）根據(jù)流程圖中的反應(yīng)物和生成物，配平方程式即可；
（6）根據(jù)反應(yīng)物Na₂TeO₃和生成物Te，結(jié)合堿性條件，陰極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)守恒即可寫(xiě)出其電極反應(yīng)式．

解答 解：（1）根據(jù)陽(yáng)極泥的成分和流程圖及題目要求，主要反應(yīng)是銅與硫酸及空氣中氧氣的反應(yīng)，反應(yīng)的方程式為2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O，
②根據(jù)題目中所給表格②中數(shù)據(jù)分析，可知當(dāng)硫酸濃度為2 mol•L^-1、浸出溫度30℃時(shí)浸出率太低，硫酸濃度為3 mol•L^-1、浸出溫度40℃時(shí)浸出率已較高，再增大濃度和升溫對(duì)浸出率影響不大，但會(huì)浪費(fèi)能源；故可知步驟I最適合的條件為 硫酸濃度3 mol•L^-1、浸出溫度40℃．
故答案為：2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O；硫酸濃度3 mol•L^-1、浸出溫度40℃；
（2）步驟Ⅱ中，加入NaCl的目的顯然是使Ag⁺轉(zhuǎn)化為氯化銀沉淀而除去，
故答案為：除去濾液中的Ag⁺；
（3）使結(jié)晶水合物從溶液中結(jié)晶析出的步驟是：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾等，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾；
（4）硒和碲不溶于水，步驟Ⅳ中，反應(yīng)溫度為75℃．加入H₂O₂溶液的作用為氧化濾渣中的硒和碲，使其進(jìn)入溶液中；此過(guò)程中H₂O₂溶液的添加量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于理論值，原因是：從速率及平衡角度考慮，可增加硒和碲的浸出率，H₂O₂會(huì)有部分分解
故答案為：氧化濾渣中的硒和碲，使其進(jìn)入溶液中；增加硒和碲的浸出率、H₂O₂會(huì)有部分分解；
（5）根據(jù)流程圖中的反應(yīng)物和生成物，可知反應(yīng)的方程式為Na₂SeO₃+2Na₂SO₃+2HCl=Se+2Na₂SO₄+2NaCl+H₂O，
故答案為：Na₂SeO₃+2Na₂SO₃+2HCl=Se+2Na₂SO₄+2NaCl+H₂O；
（6）根據(jù)反應(yīng)物Na₂TeO₃和生成物Te，結(jié)合堿性條件，陰極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)守恒即可寫(xiě)出其電極反應(yīng)式TeO₃^2-+4e^-+3H₂O=Te+6OH^-，
故答案為：TeO₃^2-+4e^-+3H₂O=Te+6OH^-．

點(diǎn)評(píng) 本題為生產(chǎn)流程題，涉及金屬的回收、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的分離提純和除雜，方程式、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)等問(wèn)題，題目較為綜合，做題時(shí)注意仔細(xì)審題，從題目中獲取關(guān)鍵信息．本題難度較大．