氨性硫代硫酸鹽浸金是一種高效的黃金浸取工藝。
(1)金可在硫代硫酸鈉(Na2S2O3)溶液中緩慢溶解:4Au(s)+O2(g)+2H2O(l)+8S2O32-(aq)?4Au(S2O3)23-(aq)+4OH-(aq)。
①100g含Au1.97×10-4g金礦中,加入1L0.7mol?L-1Na2S2O3溶液,10小時后,金的浸出率為0.1%,則浸出過程Na2S2O3的平均消耗速率為 2×10-102×10-10mol?L-1?h-1。
②為提高金的浸出速率,可采取的措施為 將金礦粉碎或適當提高溫度或適當提高Na2S2O3濃度或適當提高氧氣濃度將金礦粉碎或適當提高溫度或適當提高Na2S2O3濃度或適當提高氧氣濃度。
(2)Cu(NH3)42+可催化金在Na2S2O3溶液中的溶解,其電化學催化腐蝕過程如圖所示。
①負極的電極反應式為 Au-e-+2S2O32-=Au(S2O3)23-Au-e-+2S2O32-=Au(S2O3)23-。
②正極可能的催化過程如下:
a.Cu(NH3)42++e-═Cu(NH3)2++2NH3。
b.4Cu(NH3)2++8NH3+O2+2H2O=4Cu(NH3)42++4OH-4Cu(NH3)2++8NH3+O2+2H2O=4Cu(NH3)42++4OH-。
③反應溫度對金的浸出率影響如圖所示。分析50℃時金浸出率最高的原因是 溫度低于50℃,浸金反應速率慢,導致金浸出率低;溫度高于50℃,氨氣和氧氣揮發(fā)增多,S2O32-氧化更多,導致金浸出率降低溫度低于50℃,浸金反應速率慢,導致金浸出率低;溫度高于50℃,氨氣和氧氣揮發(fā)增多,S2O32-氧化更多,導致金浸出率降低。
(3)為研究上述浸金過程Cu2+與S2O32-的反應,進行如下實驗:向1.0mL1mol?L-1CuSO4溶液中加入2.0mL2mol?L-1Na2S2O3溶液,溶液從藍色變?yōu)榫G色,后逐漸變淺至無色。體系中涉及的反應如下:
i.Cu2++2S2O32-?Cu(S2O3)22-(綠色)K1
ii.Cu++2S2O32-?Cu(S2O3)23-(無色)K2
iii.2Cu2++2S2O32-?2Cu++S4O62-K3
由實驗現(xiàn)象可推測:反應i的速率 >>反應iii的速率(填“>”或“<”,下同)。
(4)若采用Cu2+催化硫代硫酸鹽浸金,催化效果較Cu(NH3)42+差的原因是 S2O32-會與Cu2+發(fā)生氧化還原反應被消耗,導致金的浸出率降低S2O32-會與Cu2+發(fā)生氧化還原反應被消耗,導致金的浸出率降低。
【答案】2×10-10;將金礦粉碎或適當提高溫度或適當提高Na2S2O3濃度或適當提高氧氣濃度;Au-e-+2S2O32-=Au(S2O3)23-;4Cu(NH3)2++8NH3+O2+2H2O=4Cu(NH3)42++4OH-;溫度低于50℃,浸金反應速率慢,導致金浸出率低;溫度高于50℃,氨氣和氧氣揮發(fā)增多,S2O32-氧化更多,導致金浸出率降低;>;S2O32-會與Cu2+發(fā)生氧化還原反應被消耗,導致金的浸出率降低
【解答】
【點評】
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