精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu Ag Au、、 等多种元素。…——2024 高考化学第 15 题答案解析

2024_省自主命题(安徽)

2024 安徽 第 15 题 解答题 区分题
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15. 精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu Ag Au、 、 等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提收金和银的流程,如下图所示。

回答下列问题:

(1)Cu位于元素周期表第 周期第 \_族。

(2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是

(3)“浸取2”步骤中,单质金转化为 $\mathrm { H A u C l } _ { 4 }$ 的化学方程式为

(4)“浸取3”步骤中,“浸渣2”中的 \_(填化学式)转化为 $\left[ \mathrm { A g } \big ( \mathrm { S } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 3 } \big ) _ { 2 } \right] ^ { 3 - }$ 。

(5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为 。“电沉积”步骤完成后,阴极区溶液中可循环利用的物质为\_\_\_\_\_\_\_(填化学式)。

(6)“还原”步骤中,被氧化的 $\mathrm { N } _ { 2 } \mathrm { H } _ { 4 }$ 与产物Au 的物质的量之比为

⑦ ${ \mathrm { N a } } _ { 2 } { \bf S } _ { 2 } { \bf O } _ { 3 }$ 可被 $\mathrm { I } _ { 2 }$ 氧化为 ${ \mathrm { N a } } _ { 2 } { \mathrm { S } } _ { 4 } { \mathrm { O } } _ { 6 }$ 。从物质结构的角度分析 $\mathrm { S } _ { 4 } \mathrm { O } _ { 6 } ^ { 2 - }$ 的结构为(a)而不是(b)的原因:


(a)


(b)

参考答案

(1) ①. 四; (2) ⅠB > ② $\mathrm { C u } ^ { 2 + }$; (3) $2 \mathrm { A u } + 8 \mathrm { H C l } + 3 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 2 } { = } 2 \mathrm { H A u C l } _ { 4 } { + } 6 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$ >; (4) AgCl; (5) ①. $\left[ \mathrm { A g ( S _ { 2 } O _ { 3 } ) _ { 2 } } \right] ^ { 3 - } + \mathrm { e ^ { - } = A g \downarrow + 2 S _ { 2 } O _ { 3 } ^ { 2 - } }$ ②. ${ \mathrm { N a } } _ { 2 } { \mathrm { S } } _ { 2 } { \mathrm { O } } _ { 3 }$; (6) 3:4; (7) (a)结构中电子云分布较均衡,结构较为稳定,(b)结构中正负电荷中心不重合,极性较大,较不稳定,且存在过氧根,过氧根的氧化性大于 $_ { \mathrm { I } _ { 2 } , }$ ,故 ${ \mathrm { N a } } _ { 2 } { \mathrm { S } } _ { 2 } { \mathrm { O } } _ { 3 }$ 不能被 $\mathrm { I } _ { 2 }$ 氧化成(b)结构

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【答案】(1) ①. 四 ②. ⅠB

> ② $\mathrm { C u } ^ { 2 + }$ ③ $2 \mathrm { A u } + 8 \mathrm { H C l } + 3 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 2 } { = } 2 \mathrm { H A u C l } _ { 4 } { + } 6 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$

> ④AgCl (5) ①. $\left[ \mathrm { A g ( S _ { 2 } O _ { 3 } ) _ { 2 } } \right] ^ { 3 - } + \mathrm { e ^ { - } = A g \downarrow + 2 S _ { 2 } O _ { 3 } ^ { 2 - } }$ ②. ${ \mathrm { N a } } _ { 2 } { \mathrm { S } } _ { 2 } { \mathrm { O } } _ { 3 }$

(6)3:4 (7)(a)结构中电子云分布较均衡,结构较为稳定,(b)结构中正负电荷中心不重合,极性较大,较不稳定,且存在过氧根,过氧根的氧化性大于 $_ { \mathrm { I } _ { 2 } , }$ ,故 ${ \mathrm { N a } } _ { 2 } { \mathrm { S } } _ { 2 } { \mathrm { O } } _ { 3 }$ 不能被 $\mathrm { I } _ { 2 }$ 氧化成(b)结构

【分析】精炼铜产生的铜阳极泥富含 Cu、Ag、Au 等元素,铜阳极泥加入硫酸、 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 2 }$ 浸取,Cu 被转化为$\mathrm { C u } ^ { 2 + }$ 进入浸取液1中,Ag、Au 不反应,浸渣 1中含有Ag 和Au;浸渣 1中加入盐酸、 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 2 }$ 浸取,Au 转化为 $\mathrm { H A u C l } _ { 4 }$ 进入浸取液 2,Ag 转化为 AgCl,浸渣 2 中含有 AgCl;浸取液 2 中加入 $\mathrm { N _ { 2 } H _ { 4 } }$ 将 $\mathrm { H A u C l } _ { 4 }$ 还原为Au,同时 $\mathrm { N _ { 2 } H _ { 4 } }$ 被氧化为 $\mathrm { N } _ { 2 } ;$ ;浸渣 2 中加入 ${ \mathrm { N a } } _ { 2 } { \bf S } _ { 2 } { \bf O } _ { 3 }$ ,将 $\mathrm { A g C l }$ 转化为 $\big [ \mathrm { A g } ( \mathrm { S } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 3 } ) _ { 2 } \big ] ^ { 3 - }$ ,得到浸出液 3,利用电沉积法将 $\big [ \mathrm { A g } ( \mathrm { S } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 3 } ) _ { 2 } \big ] ^ { 3 - }$ 还原为 $\mathbf { A } \mathbf { g }$

【小问 1 详解】

Cu的原子序数为29,位于第四周期第ⅠB族;

【小问 2 详解】

由分析可知,铜阳极泥加入硫酸、 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 2 }$ 浸取,Cu被转化为 $\mathrm { C u } ^ { 2 + }$ 进入浸取液1中,故浸取液 1中含有的金属离子主要是 $\mathrm { C u } ^ { 2 + }$

【小问3详解】

浸取2步骤中,Au 与盐酸、 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 2 }$ 反应氧化还原反应,生成 $\mathrm { H A u C l } _ { 4 }$ $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$ ,根据得失电子守恒及质量守恒,可得反应得化学方程式为: $2 \mathrm { A u } + 8 \mathrm { H C l } + 3 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 2 } = 2 \mathrm { H A u C l } _ { 4 } + 6 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$ ;

【小问 4 详解】

根据分析可知,浸渣2中含有AgCl,与 ${ \mathrm { N a } } _ { 2 } { \bf S } _ { 2 } { \bf O } _ { 3 }$ 反应转化为 $\big [ \mathrm { A g } ( \mathrm { S } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 3 } ) _ { 2 } \big ] ^ { 3 - }$

【小问5详解】

电沉积步骤中,阴极发生还原反应, $\big [ \mathrm { A g } ( \mathrm { S } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 3 } ) _ { 2 } \big ] ^ { 3 - }$ 得电子被还原为 $\mathbf { A } \mathbf { g }$ ,电极反应式为:$\left[ \mathrm { A g } ( \mathrm { S } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 3 } ) _ { 2 } \right] ^ { 3 - } + \mathrm { e } ^ { - } = \mathrm { A g } \downarrow + 2 \mathrm { S } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 3 } ^ { 2 - }$ ;阴极反应生成 $\mathrm { S } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 3 } ^ { 2 - }$ ,同时阴极区溶液中含有 $\mathrm { N a ^ { + } }$ ,故电沉积步骤完成后,阴极区溶液中可循环利用得物质为 ${ \mathrm { N a } } _ { 2 } { \bf S } _ { 2 } { \bf O } _ { 3 }$ ;

【小问 6 详解】

还原步骤中, $\mathrm { H A u C l } _ { 4 }$ 被还原为 Au,Au 化合价由+3 价变为 0 价,一个 $\mathrm { H A u C l } _ { 4 }$ 转移 3 个电子, $\mathrm { N _ { 2 } H _ { 4 } }$ 被氧化为 $\Nu _ { 2 }$ ,N 的化合价由-2 价变为0价,一个 $\mathrm { N _ { 2 } H _ { 4 } }$ 转移4 个电子,根据得失电子守恒,被氧化的 $\mathrm { N _ { 2 } H _ { 4 } }$ 与产物Au 的物质的量之比为3:4;

【小问7详解】

(a)结构中电子云分布较均衡,结构较为稳定,(b)结构中正负电荷中心不重合,极性较大,较不稳定,且存在过氧根,过氧根的氧化性大于 $\mathrm { I } _ { 2 } { \mathrm { : } }$ ,故 ${ \mathrm { N a } } _ { 2 } { \mathrm { S } } _ { 2 } { \mathrm { O } } _ { 3 }$ 不能被 $\mathrm { I } _ { 2 }$ 氧化成(b)结构。

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