Question

【題目】ZnSO47H2O可用于測(cè)定鋼鐵及爐渣的含硫量。某工廠(chǎng)下腳料中含鋅、鎘(Cd)、銅、鐵等金屬，以該下腳料為原料制備ZnSO47H2O并回收Cu、Cd的工藝流程如圖所示：

已知部分氫氧化物開(kāi)始及完全沉淀的pH如表所示(起始時(shí)金屬離子濃度按0.1molL-1計(jì)算)：

氫氧化物	Fe(OH)3	Cd(OH)2	Zn(OH)2
開(kāi)始沉淀的 pH	1.9	7.4	6.2
完全沉淀的 pH	3.2	9.5	8.2

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)濾渣1中含有_______(填化學(xué)式)。

(2)試劑X是雙氧水時(shí)，寫(xiě)岀氧化過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_______。

(3)pH的調(diào)控范圍是_______，試劑Y可選用_______(填字母)

A. NaOH B. ZnO C. ZnCO3

(4)電解時(shí)以汞(Hg)作電極可以將鎘與鋅完全分離，鎘單質(zhì)在_______(填“陰”或“陽(yáng)”)極析出，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_______。

(5)操作I包括的操作是_______及過(guò)濾等，過(guò)濾后得到的濾液可以加入_______ (填“酸浸”或“氧化”)步驟循環(huán)利用。

Answer 1

【答案】Cu 2Fe2++2H++H2O2= 2Fe3++2H2O 3.2 ≤pH＜ 6.2 BC 陰 2H2O -4e-=4H++O2↑ 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 酸浸

【解析】

原料的成分為鋅，鎘，銅和鐵，最終要獲取ZnSO4·7H2O同時(shí)回收Cu和Cd，因此Fe就是雜質(zhì)元素，在流程中要考慮除去。銅，鐵和鋅的性質(zhì)都有了解，鎘比較陌生。第一步酸浸時(shí)，鋅和鐵必然會(huì)溶解在溶液中變成Fe2+和Zn2+，Cu不會(huì)溶于稀硫酸，縱觀(guān)整個(gè)流程，可以明確，鎘在第一步酸浸時(shí)也溶解在溶液中了，所以濾渣I的成分即為銅。縱觀(guān)整個(gè)流程唯一可能除去雜質(zhì)鐵元素的步驟就是調(diào)節(jié)pH值沉淀這一步，再結(jié)合表格中給出的沉淀相關(guān)的信息，可知若要使Fe盡可能的除凈，應(yīng)當(dāng)先將Fe2+氧化成Fe3+；所以加試劑X的目的即氧化Fe2+。在分離回收Cd后，溶液中的溶質(zhì)就只剩硫酸鋅和電解過(guò)程中產(chǎn)生的硫酸了，所以再通過(guò)結(jié)晶操作即可得到產(chǎn)品ZnSO4·7H2O。

(1)稀硫酸酸浸時(shí)，鋅鐵以及鎘會(huì)溶解，銅不與稀硫酸反應(yīng)，所以濾渣1的主要成分即Cu；

(2)氧化這一步是為了將Fe2+氧化成Fe3+，便于下一步調(diào)節(jié)pH除去鐵元素，所以反應(yīng)的離子方程式即為：；

(3)調(diào)節(jié)pH目的是除去雜質(zhì)鐵元素，當(dāng)然也要避免Zn和Cd元素的損耗，所以結(jié)合表格信息，pH的調(diào)節(jié)范圍即：3.2≤pH＜6.2；除雜時(shí)應(yīng)當(dāng)避免引入新雜質(zhì)，所以調(diào)節(jié)pH的最佳試劑選擇ZnO或ZnCO3，即BC；

(4)溶液中Cd以陽(yáng)離子形式存在，電解后變成單質(zhì)，所以需要發(fā)生還原反應(yīng)，所以鎘單質(zhì)在陰極析出；電解時(shí)采用單質(zhì)汞做電極，所以陽(yáng)極主要是溶液中的OH-放電，所以陽(yáng)極電極反應(yīng)式寫(xiě)成：；

(5)通過(guò)操作Ⅰ要實(shí)現(xiàn)從溶液中獲取產(chǎn)品ZnSO4·7H2O，即結(jié)晶操作；在經(jīng)過(guò)電解分離鎘單質(zhì)后，溶液中的溶質(zhì)除硫酸鋅外，還有硫酸，所以結(jié)晶操作后，溶液還可循環(huán)利用充當(dāng)酸浸的試劑。