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11.电解精炼铜的阳极泥中含有多种贵重金属,从中提取金、银、铂的一种工艺如下:

(1)王水是浓盐酸和浓硝酸的混合液,其体积比为3:1.
(2)滤渣的成分是AgCl,反应Ⅰ中肼(N2H4)的作用是做还原剂.
(3)反应Ⅱ的离子方程式为2AuCl4-+3SO2+6H2O=2Au+8Cl-+3SO42-+12H+;当生成19.7gAu时,25℃和101kPa下反应消耗3.675L SO2(此条件下的气体摩尔体积为24.5L/mol,相对原子质量Au:197).
(4)电解法精炼银时,粗银应与直流电源的正极(填“正”或“负”)相连,当用AgNO3 和HNO3 混合溶液做电解质溶液时,发现阴极有少量红棕色气体,则产生该现象的电极反应式为NO3-+2H++e-=NO2↑+H2O.
(5)金和浓硝酸反应的化学方程式为:Au+6HNO3(浓)=Au(NO33+3NO2↑+3H2O,但该反应的平衡常数很小,所以金和浓硝酸几乎不反应,但金却可以溶于王水,原因是王水中含有大量的Cl-,Au3+与Cl-可生成AuCl4-,使该平衡中Au3+浓度降低,平衡正移,金即可溶于王水.

分析 粗铜中含金、银、铁、镍、锌等杂质,电解时铜、铁、镍、锌被氧化,金、银、铂作为阳极泥而沉淀下来,王水溶解后得到金铂的溶液和AgCl沉淀,过滤后的氯化银滤渣用氨水溶解氯化银变为银氨溶液,最后用N2H4将其还原为银,滤液中通入二氧化硫具有还原性,被氧化为硫酸,金的络离子被还原为金属金,过滤得到滤液中 含PtCl62-,加入固体氯化铵得到沉淀(NH42PtCl6,受热分解得到金属Pt,
(1)根据王水的组成分析判断;
(2)王水溶解后得到金铂的溶液和AgCl沉淀,过滤后的氯化银滤渣用氨水溶解氯化银变为银氨溶液,最后用N2H4将其还原为银;
(3)银镜流程变化故选结合反应物和生成物的离子和物质,分析化合价变化,银镜氧化还原反应的电子守恒计算分析书写,依据化学方程式电离关系计算标准状况下生成的二氧化硫气体;
(4)电解法精炼银时粗银做电解池阳极,精银做电解池阴极,含银离子的盐溶液做电解质溶液,依据粗银提纯的原理分析判断电极,当用AgNO3和HNO3混合溶液做电解质溶液时,发现阴极有少量红棕色气体,是硝酸根离子失电子发生还原反应,结合电极反应书写方法写出;
(5)依据王水组成,结合平衡移动方向分析判断.

解答 解:(1)王水的组成是浓盐酸和浓硝酸按照3:1混合组成的混合物,
故答案为:浓盐酸和浓硝酸,3:1;
(2)粗铜中含金、银、铁、镍、锌等杂质,电解时铜、铁、镍、锌被氧化,金、银、铂作为阳极泥而沉淀下来,王水溶解后得到金铂的溶液和AgCl沉淀,过滤后的氯化银滤渣用氨水溶解氯化银变为银氨溶液,最后用N2H4将其还原为银,
故答案为:AgCl,做还原剂;
(3)依据流程转化关系,二氧化硫具有还原性,被氧化为硫酸,金的络离子被还原为金属金,依据氧化还原反应的电子守恒分析计算写出离子方程式为:2AuCl4-+3SO2+6H2O=2Au+8Cl-+3SO42-+12H+,当生成19.7gAu时物质的量=$\frac{19.7g}{197g/mol}$=0.1mol,
3SO2~2Au
3      2
n    0.1mol
n=0.15mol
此条件下的气体摩尔体积为24.5L/mol,25℃和101kPa下反应消耗二氧化硫气体体积=24.5L/mol×0.15mol=3.675L,
故答案为:2AuCl4-+3SO2+6H2O=2Au+8Cl-+3SO42-+12H+,3.675;
(4)电解法精炼银时,粗银做阳极与电源正极相连,精银做阴极,含银离子的硝酸银做电解质溶液,当用AgNO3和HNO3混合溶液做电解质溶液时,发现阴极有少量红棕色气体二氧化氮生成,电极反应是在阴极上硝酸根离子被还原生成二氧化氮,电极反应为NO3-+2H++e-=NO2↑+H2O,
故答案为:正;NO3-+2H++e-=NO2↑+H2O;
(5)金和浓硝酸反应,但该反应的平衡常数很小,所以金和浓硝酸几乎不反应,但金却可以溶于王水,王水中含有大量的Cl-,Au3+与Cl-可生成AuCl4-,使该平衡Au+6HNO3(浓)=Au(NO33+3NO2↑+3H2O中Au3+浓度降低,平衡正移,金即可溶于王水,
故答案为:王水中含有大量的Cl-,Au3+与Cl-可生成AuCl4-,使该平衡中Au3+浓度降低,平衡正移,金即可溶于王水.

点评 本题考查了金属精炼原理的应用,银氨溶液和含醛基的反应离子方程式的书写,氧化还原反应的分析判断,平衡移动的影响因素分析,题目难度中等.

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(4)另取少量步骤(3)中的滤液,加入过量浓NaOH溶液至使溶液呈碱性,无白色沉淀生成.
根据实验现象回答:
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(3)保持电流强度为aA,电解t min,制得乙醛酸m g,列式表示该装置在本次电解中的电流效率η=$\frac{5mf}{111at}$.
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(3)该方法的缺点是产物的颗粒比较小,大部分悬浮于污水中,通常采用一定量的明矾晶体进行后续处理,请解释其原因铝离子水解得到氢氧化铝胶体具有吸附性,吸附HgS颗粒,加快HgS微粒的沉降.
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