Question

【題目】煉鋅廠的銅鎘廢渣中含有銅、鋅、鎘、鐵、砷等元素，其含量依次減少。對(duì)這些元素進(jìn)行提取分離會(huì)減小環(huán)境污染，同時(shí)制得ZnSO4·7H2O實(shí)現(xiàn)資源的再利用，其流程圖如下。已知FeAsO4難溶于水和酸；ZnSO4·7H2O易溶于水，難溶于酒精。

常溫下金屬離子沉淀的pH

金屬離子	Fe3＋	Zn2＋	Mn2＋	Cu2＋	Cd2＋
開始沉淀pH	2.7	6.5	7.7	5.2	6.9
沉淀完全pH	3.2	8.0	9.8	6.4	9.4

請(qǐng)回答下列問題：

(1)提高浸出速率可以采用的方法是(寫出其中一點(diǎn)即可)________。

(2)濾液Ⅰ中有少量AsO33—，若不除去，則AsO33—與Cd反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一種有毒氫化物氣體，其分子式為____，向?yàn)V液Ⅰ中逐滴滴入酸性KMnO4溶液可與AsO33—反應(yīng)生成FeAsO4，完成并配平下列反應(yīng)的離子方程式___：Fe2＋＋AsO33—＋MnO4—＋___=FeAsO4↓＋Mn2＋＋__，判斷該滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是__________。

(3)流程中②調(diào)節(jié)pH時(shí)可以選用的試劑為________，濾渣Ⅱ的成分為________。

(4)常溫下Zn(OH)2的溶度積Ksp＝________。

(5)制得的ZnSO4·7H2O需洗滌，洗滌晶體時(shí)可選用試劑為________。

Answer 1

【答案】增大硫酸濃度、升高溶液溫度、攪拌、將銅鎘渣磨碎成小顆粒等合理答案均可 AsH3 14H＋＋5Fe2＋＋5AsO33—＋3MnO4－＝5FeAsO4↓＋3Mn2＋＋7H2O 滴最后一滴高錳酸鉀，溶液變?yōu)闇\紫色(或紫色或紫紅色或粉紅色)且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)為原色，則反應(yīng)到終點(diǎn) Zn、ZnO、ZnCO3、Zn(OH)2等合理答案均可 FeAsO4、Fe(OH)3 1×10－17 乙醇或飽和硫酸鋅溶液

【解析】

煉鋅廠的銅鎘廢渣中含有銅、鋅、鎘、鐵、砷等元素，其含量依次減少，加入硫酸浸出過濾得到濾渣Ⅰ和濾液Ⅰ主要含Zn2+、Cu2+、Fe2+、Cd2+離子，添加高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，氧化AsO33-生成FeAsO4沉淀，調(diào)節(jié)溶液pH沉淀鐵離子，過濾得到濾渣Ⅱ?yàn)?/span>FeAsO4和Fe（OH）3，濾液Ⅱ中主要為鋅離子和鎘離子，加入足量鋅反應(yīng)后過濾，得到濾液Ⅲ為硫酸鋅溶液，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌、干燥得到硫酸鋅晶體，以此解答該題。

(1)可以通過適當(dāng)增大硫酸濃度、升高溶液溫度、攪拌、將銅鎘渣磨碎成小顆粒等措施提高浸出率；

(2)AsO33-與Cd反應(yīng)，Cd被氧化，則AsO33-被還原為一種有毒氫化物氣體，此氣體的分子式為AsH3；向?yàn)V液Ⅰ中逐滴滴入酸性KMnO4溶液可與AsO33-發(fā)生反應(yīng)生成FeAsO4，根據(jù)電子守恒、電荷守恒及原子守恒得此反應(yīng)的離子方程式為5Fe2＋＋5AsO33-＋3MnO4－＋14H＋＝3Mn2＋＋5FeAsO4↓＋7H2O；當(dāng)?shù)巫詈笠坏胃咤i酸鉀，溶液變?yōu)榉奂t色且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)為原色，則反應(yīng)到終點(diǎn)；

(3)流程中②調(diào)節(jié)pH時(shí)，選用的試劑要能與H＋反應(yīng)，同時(shí)不引入新的雜質(zhì)，則可選用的試劑為ZnO、ZnCO3或Zn(OH)2；由圖示可知，當(dāng)溶液pH＝4時(shí)，溶液中的Fe3＋水解完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，則濾渣Ⅱ的主要成分為FeAsO4、Fe(OH)3；

(4)沉淀完全時(shí)溶液pH＝8，即c(OH－)＝1×10－6 mol/L，此時(shí)溶液中c(Zn2＋)濃度為1×10－5 mol/L，常溫下Zn(OH)2的溶度積Ksp＝c(Zn2＋)×c2(OH－)＝1×10－17；

(5)因ZnSO4·7H2O易溶于水，難溶于酒精，制得的ZnSO4·7H2O晶體可選擇酒精或飽和硫酸鋅溶液洗滌。