Question

【題目】對煉鋅廠的銅鎘廢渣中各元素進行分離，能減少環境污染，同時制得食品鋅強化劑的原料ZnSO4·7H2O實現資源的再利用。其流程圖如下。

[相關資料]

①銅鎘廢渣中含有銅、鋅、鎘、鐵、砷等元素，其含量依次減少。

②FeAsO4難溶于水；ZnSO4·7H2O易溶于水，難溶于酒精。

③Zn(OH)2屬于兩性氫氧化物。

④濾液I中有Fe2＋、Zn2＋、Cu2＋、Cd2＋和少量的AsO。

⑤有關離子沉淀完全的pH

金屬離子	Fe3＋	Zn2＋	Mn2＋	Cu2＋	Cd2＋
沉淀完全pH	3.2	8.0	9.8	6.4	9.4

請回答下列問題：

（1）提高銅鎘廢渣浸出率可以采用的方法是（寫出其中一點即可）____；

（2）向濾液I中逐滴滴人酸性KMnO4溶液可與AsO發生反應生成FeAsO4，寫出該反應的離子方程式____；加入酸性KMnO4溶液不能過量，判斷該滴定終點的現象是____；濾渣Ⅱ中除了FeAsO4外，還有____；

（3）制得的ZnSO4·7H2O需洗滌，洗滌晶體時應選用試劑為____；

（4）上述流程除了實現對這些元素進行提取分離能減少環境污染，同時制得ZnSO4·7H2O實現資源的再利用，還可以得到副產物___

（5）回收所得的Cd可用于制造鎳鎘堿性二次電池，電池的工作時，正極NiO(OH)轉化為Ni(OH)2，則充電時電池的正極反應式為____；

（6）若a克銅鎘廢渣含有b molFe元素，加入了c mol KMnO4,則銅鎘廢渣中As元素的質量分數為____。（不考慮鎘元素與KMnO4的反應）

Answer 1

【答案】 適當增大硫酸濃度 或 升高溶液溫度 或 攪拌 或 將銅鎘渣研磨成小顆粒 等合理答案均可以 5Fe2+ + 5AsO + 3MnO +14H+ = 3Mn2+ + 5FeAsO4↓ + 7H2O 溶液恰好變為淺紫紅色且半分鐘內不恢復為原色 Fe(OH)3 乙醇 或 飽和硫酸鋅溶液 K2SO4 Ni(OH)2 – e—+ OH— = NiO(OH) + H2O 75(5c－b)/2a

【解析】整個工藝流程目的是銅鎘廢渣中制得ZnSO4·7H2O，濾液I中有Fe2＋、Zn2＋、Cu2＋、Cd2＋和少量的As，加入高錳酸鉀，將Fe2＋氧化成Fe3＋，再調節pH至4，將其沉淀，濾液II中就剩下Zn2＋、Cu2＋、Cd2＋，再加入過量KOH，由于Zn(OH)2屬于兩性氫氧化物，濾液III中就剩下ZnO22-，再加入硫酸，最終制得ZnSO4·7H2O。

（1）提高銅鎘廢渣浸出率可以采用的方法是：適當增大硫酸濃度或升高溶液溫度或攪拌 或將銅鎘渣研磨成小顆粒等；

（2）酸性KMnO4溶液可與AsO發生反應生成FeAsO4，KMnO4將Fe2＋氧化成Fe3＋，將AsO氧化成AsO43-，根據化合價升價相等，該反應的離子方程式為：5Fe2+ + 5AsO + 3MnO +14H+ = 3Mn2+ + 5FeAsO4↓ + 7H2O，加入酸性KMnO4溶液不能過量，判斷該滴定終點的現象是溶液恰好變為淺紫紅色且半分鐘內不恢復為原色，濾渣Ⅱ中除了FeAsO4外，還有Fe(OH)3；

（3）制得的ZnSO4·7H2O需洗滌，洗去殘留的其它離子，但不能用水洗，ZnSO4·7H2O易溶于水，難溶于酒精，所以用酒精洗滌或飽和的硫酸鋅溶液；

（4）上述流程最后一步向K2ZnO2溶液中加硫酸同時制得ZnSO4·7H2O，還可以得到副產物K2SO4；

（5）回收所得的Cd可用于制造鎳鎘堿性二次電池，電池的工作時，正極NiO(OH)轉化為Ni(OH)2，則充電時電池的正極反應為Ni(OH)2失電子轉化為NiO(OH) ，故電極反應為：Ni(OH)2 – e—+ OH— = NiO(OH) + H2O；

（6）KMnO4發生了兩個反應：

5Fe2+ + 5As + 3Mn +14H+ = 3Mn2+ + 5FeAsO4↓

5 5 3

x mol x mol 0.6 x mol

MnO4- + 5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O

5

0.2（b-x）mol （b-x）mol

x+0.2（b-x）=c

x= 所以n（As）= m（As）=

故As元素的質量分數為：。