粗金提纯:王水溶解 + 赶硝 + 草酸还原方案
优点:还原过程不产生 SO₂有毒气体,析出的金颗粒更粗、沉降好、容易过滤,成品纯度高,是实验室精炼高纯金常用路线;缺点:反应速率比焦亚硫酸钠慢,需要适当加温。 ⚠️ 依然要在通风橱操作:溶金阶段会放出 NO₂,强腐蚀试剂,做好防护;仅作化学学习参考。
一、相关化学方程式
- 王水溶金
\(\ce{Au + HNO3 + 4HCl = HAuCl4 + NO↑ + 2H2O}\)
\(\ce{2NO + O2 = 2NO2}\) 2. 杂质溶解(铜、铁)
\(\ce{3Cu + 2HNO3 + 6HCl = 3CuCl2 + 2NO↑ + 4H2O}\)
\(\ce{Fe + HNO3 + 3HCl = FeCl3 + NO↑ + 2H2O}\) 3. 银生成氯化银沉淀
\(\ce{3Ag + HNO3 + 3HCl = 3AgCl↓ + NO↑ + 2H2O}\) 4. 尿素赶硝(除去残留硝酸,关键)
\(\ce{CO(NH2)2 + 2HNO3 = CO2↑ + 2N2↑ + 3H2O}\) 5. 草酸还原四氯金酸(主反应)
\(\boldsymbol{2HAuCl_4 + 3H_2C_2O_4 = 2Au↓ + 8HCl + 6CO_2↑}\) 离子方程式:
\(\ce{2[AuCl4]^- + 3H2C2O4 = 2Au↓ + 8Cl^- + 6CO2↑ + 6H+}\)
化合价变化:\(\ce{Au^{3+} -> Au}\)(被还原);草酸中 C +3 → +4(被氧化为 CO₂)
二、完整实验操作步骤
步骤 1:粗金预处理
粗金剪碎、打磨,去除表面氧化皮、油污;油污可用稀碱加热浸泡,之后纯水冲洗干净。
含大量铅杂质建议预先火法除铅,铅盐容易包裹金,阻碍溶解。
步骤 2:王水溶解(通风橱)
浓盐酸:浓硝酸 = 3:1(体积比)
- 粗金放入烧杯,先加盐酸,水浴控温≤70℃,缓慢滴加硝酸;
- 持续搅拌,溶液变为橙红色,放出棕红色 NO₂;
- 少量多次补加王水,直到固体不再明显溶解;停止加热。
体系内白色沉淀为 AgCl,会包裹金,必要时可静置、搅拌一段时间提高浸出率。
步骤 3:过滤除渣
趁热过滤,分离 AgCl 沉淀和不溶性杂质,收集橙红色滤液(\(\ce{HAuCl4}\)溶液),滤渣单独留存回收银。
步骤 4:赶硝(决定还原成败)
- 滤液水浴低温浓缩至糖浆状,严禁蒸干(四氯金酸高温分解);
- 加少量去离子水稀释,分批加入尿素固体,搅拌,直至不再冒泡;
- 检验:淀粉 - KI 试纸蘸取溶液,不变蓝,说明硝酸根除干净。
步骤 5:调 pH
稀碳酸氢钠 / 极稀 NaOH 缓慢调节 pH:1.0~2.0
草酸还原适合酸性更强一点的体系;pH 过高容易生成氢氧化金杂质,金粉发黑。
步骤 6:草酸还原沉金
- 配制草酸饱和溶液(草酸溶解度不高,常温约 10g/100mL 水);
- 将草酸溶液缓慢滴入氯金酸溶液,搅拌;水浴升温至 50~60℃(不要煮沸);
- 橙红色慢慢褪去,析出棕黑色海绵金,同时放出无色 CO₂气泡;
- 滴加完毕后,保温搅拌 30~60 min,然后静置陈化 1h 以上,让金充分沉降。
终点检验:取上层清液,滴氯化亚锡盐酸溶液,无紫黑色沉淀,说明金沉淀完全;若显色,补加少量草酸继续保温反应。
步骤 7:洗涤海绵金
倾析法倒掉上层废液:
- 稀盐酸(1+10)浸泡洗涤 2~3 次,除去铜、铁等可溶性金属杂质;
- 去离子水反复洗涤,直到洗液接近中性;
草酸还原出来的金颗粒粗,相比焦亚硫酸钠更好过滤,不容易穿滤。
步骤 8:烘干、熔金
- 金粉低温(≤100℃)烘干,得到高纯海绵金;
- 熔融:海绵金混合少量硼砂作助熔剂,高温坩埚熔融,冷却得到金锭。
步骤 9:废液处理
废液为强酸性,含盐酸、过量草酸、铜铁盐,属于危废,收集统一处理,禁止直接排入下水道。
三、草酸还原 vs 焦亚硫酸钠还原对比
表格
| 项目 | 草酸还原 | 焦亚硫酸钠还原 |
|---|---|---|
| 气体 | 只有 CO₂,无毒 | 酸性释放 SO₂,有毒刺激 |
| 金颗粒 | 粗、沉降快、好过滤 | 超细,容易悬浮、过滤慢 |
| 反应温度 | 需要适当加温,反应慢 | 常温即可,反应快 |
| 杂质风险 | 不容易引入硫杂质 | 容易夹带硫、硫酸盐杂质 |
| 适合场景 | 高纯金精炼 | 快速沉淀、粗提纯 |
四、常见坑
- 硝酸没赶干净:硝酸会氧化草酸,消耗还原剂,金无法析出;
- 温度太高煮沸:草酸分解,还原效率下降;
- pH 偏高:生成氢氧化金,产物不纯;
- 草酸加太快、不保温:反应不完全,金回收率下降。


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