Question

【題目】ZnSO47H2O可用于測定鋼鐵及爐渣的含硫量。某工廠下腳料中含鋅、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始及完全沉淀的pH如表所示(起始時金屬離子濃度按0.1molL-1計算)：

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

請回答下列問題：

(1)濾渣1中含有_______(填化學式)。

(2)試劑X是雙氧水時，寫岀氧化過程中發生反應的離子方程式_______。

(3)pH的調控范圍是_______，試劑Y可選用_______(填字母)

A. NaOH B. ZnO C. ZnCO3

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

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

Answer 1

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

【解析】

原料的成分為鋅，鎘，銅和鐵，最終要獲取ZnSO4·7H2O同時回收Cu和Cd，因此Fe就是雜質元素，在流程中要考慮除去。銅，鐵和鋅的性質都有了解，鎘比較陌生。第一步酸浸時，鋅和鐵必然會溶解在溶液中變成Fe2+和Zn2+，Cu不會溶于稀硫酸，縱觀整個流程，可以明確，鎘在第一步酸浸時也溶解在溶液中了，所以濾渣I的成分即為銅。縱觀整個流程唯一可能除去雜質鐵元素的步驟就是調節pH值沉淀這一步，再結合表格中給出的沉淀相關的信息，可知若要使Fe盡可能的除凈，應當先將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，溶液中的溶質就只剩硫酸鋅和電解過程中產生的硫酸了，所以再通過結晶操作即可得到產品ZnSO4·7H2O。

(1)稀硫酸酸浸時，鋅鐵以及鎘會溶解，銅不與稀硫酸反應，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+，便于下一步調節pH除去鐵元素，所以反應的離子方程式即為：；

(3)調節pH目的是除去雜質鐵元素，當然也要避免Zn和Cd元素的損耗，所以結合表格信息，pH的調節范圍即：3.2≤pH＜6.2；除雜時應當避免引入新雜質，所以調節pH的最佳試劑選擇ZnO或ZnCO3，即BC；

(4)溶液中Cd以陽離子形式存在，電解后變成單質，所以需要發生還原反應，所以鎘單質在陰極析出；電解時采用單質汞做電極，所以陽極主要是溶液中的OH-放電，所以陽極電極反應式寫成：；

(5)通過操作Ⅰ要實現從溶液中獲取產品ZnSO4·7H2O，即結晶操作；在經過電解分離鎘單質后，溶液中的溶質除硫酸鋅外，還有硫酸，所以結晶操作后，溶液還可循環利用充當酸浸的試劑。