《2025年学霸高考黑题化学人教版》

(2025·湖南长沙模拟)一种从废旧芯片(主要成分为单晶硅，还含有塑料和少量Au、Ag、Cu、Pd等金属，除Au外其他金属均可溶于浓硝酸)中回收和利用贵金属的流程如下。

已知：Si在空气中加热不反应；Au被HNO₃氧化成Au³⁺的反应平衡常数K＜10⁻⁵；Au³⁺可与Cl⁻发生反应：Au³⁺+4Cl⁻===[AuCl₄]⁻；H[AuCl₄]在水溶液中完全电离。
回答下列问题：
(1)从产物的分离提纯和绿色化学的角度考虑，“灼烧”的目的是去除塑料；减少酸溶过程中氮氧化物的生成。
(2)浓硝酸与浓盐酸的比例为1:3时溶解Au的效果较好，此时HNO₃被还原为NO。写出Au溶解过程中发生反应的离子方程式：Au + NO₃⁻ + 4H⁺ + 4Cl⁻$\xlongequal{}$[AuCl₄]⁻ + NO↑ + 2H₂O。
(3)“滤渣2”的主要成分是Si(填化学式)。
(4)“滤液2”中含有Cu、Pd等金属元素，可进一步将其分离提纯。
①基态Cu的价层电子排布式为3d¹⁰4s¹。
②溶液中的Pd²⁺经过一定处理后可以得到四配位的Pd(NH₃)₂Cl₂沉淀，其有2种同分异构体a和b。下列说法正确的有BD(填字母)。

A. Pd(NH₃)₂Cl₂中存在的化学键类型是配位键、离子键
B. Pd(NH₃)₂Cl₂的晶体类型属于分子晶体
C. a和b的空间结构均为四面体形
D. a的极性大于b
③某研究小组以Pd(NH₃)₂Cl₂为原料制备金属Pd。将21.1g Pd(NH₃)₂Cl₂配制成悬浊液，向其中加入足量盐酸后，用氨水调节pH至弱碱性，得到[Pd(NH₃)₄]Cl₂溶液。然后加入50.00mL 8.0mol·L⁻¹的水合肼(N₂H₄·H₂O)溶液还原，得到Pd的同时生成无色、无味、无毒的气体。假定二价Pd被完全还原，则产生的气体在标准状况下的体积为1.12L。
(5)AgCl沉淀用氨水溶解后可直接用于表面电镀，将待镀元件制成电极放置于“氨溶”后所得溶液中通电即可进行电镀，阴极上发生的电极反应为[Ag(NH₃)₂]⁺ + e⁻$\xlongequal{}$Ag + 2NH₃↑。

答案： 巩固训练3
(1)去除塑料；减少酸溶过程中氮氧化物的生成
(2)Au + NO₃⁻ + 4H⁺ + 4Cl⁻$\xlongequal{}$[AuCl₄]⁻ + NO↑ + 2H₂O
(3)Si
(4)①3d¹⁰4s¹ ②BD③1.12L
(5)[Ag(NH₃)₂]⁺ + e⁻$\xlongequal{}$Ag + 2NH₃↑
解题思路
废旧芯片(主要成分为单晶硅，还含有塑料和少量Ag、Au、Cu、Pd等金属)灼烧去除塑料等有机杂质，得到Ag₂O、CuO、PdO、Au、Ag残渣，用浓硝酸酸溶，得到含Cu²⁺、Ag⁺、Pd²⁺的滤液1，Au和Si不溶于浓硝酸而存在于滤渣1中，滤渣1用浓硝酸和浓盐酸的混合物浸取，Au转化为[AuCl₄]⁻，Si不溶存在于滤渣2中，用还原剂可以将[AuCl₄]⁻还原为Au，滤液1中加入NaCl，得到AgCl沉淀，用氨水溶解AgCl得到[Ag(NH₃)₂]⁺。
解析:
(1)通入空气“灼烧”的目的是除去塑料，同时将Cu、Ag等金属部分氧化为对应的氧化物，使得“酸溶”过程中氮氧化物的生成量减少，减少对环境的污染。
(2)由已知信息可知，浓硝酸与浓盐酸的比例为1：3时溶解Au的效果较好，此时HNO₃被还原为NO，Au被氧化为[AuCl₄]⁻，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为Au + NO₃⁻ + 4H⁺ + 4Cl⁻$\xlongequal{}$[AuCl₄]⁻ + NO↑ + 2H₂O。
(3)废旧芯片中含有的物质中除Si与Au以外均被灼烧或溶于硝酸，Au溶于浓硝酸与浓盐酸的混合液中，因此剩余不溶的“滤渣2”为Si。
(4)①Cu在元素周期表中的位置为第四周期第ⅠB族，其价层电子排布式为3d¹⁰4s¹；②Pd(NH₃)₂Cl₂为配位化合物，无离子键，属于分子晶体，B正确；如果Pd(NH₃)₂Cl₂的空间结构为四面体形，则不会存在两种同分异构体，C错误；a和b相比，b的对称性更好，故a的极性更大，D正确；③21.1gPd(NH₃)₂Cl₂溶液加入50.00mL8.0mol·L⁻¹的水合肼(N₂H₄·H₂O)溶液还原，得到Pd的同时生成无色、无毒的气体为N₂，该反应中N元素由-2价上升到0价，Pd元素由+2价下降到0价，根据得失电子守恒，该反应转移$\frac{21.1g}{211g· mol^{-1}}×2 = 0.2mol$电子，则生成$n(N_{2})=\frac{0.2mol}{4}=0.05mol$，标准状况下的体积为$0.05mol×22.4L· mol^{-1}=1.12L$。
(5)“氨溶”过程中发生的反应为AgCl + 2NH₃$\xlongequal{}$[Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl⁻，所得溶液中存在[Ag(NH₃)₂]⁺，阴极[Ag(NH₃)₂]⁺发生还原反应生成Ag，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式为[Ag(NH₃)₂]⁺ + e⁻$\xlongequal{}$Ag + 2NH₃↑。