Question

8．金屬鎘廣泛用于合金制造及電池生產等，一種用銅鎘廢渣（含Cd、Zn、Cu、Fe及Co等單質）制取海綿鎘的工藝流程如圖：

（1）步驟Ⅰ進行破碎和粉磨的目的是提高原料浸取率和浸取時反應速率．
（2）步驟Ⅱ需隔絕O₂的原因防止發(fā)生2Cu+4H⁺+O₂=2Cu²⁺+2H₂O，導致銅被浸出（用文字和方程式說明）．
（3）步驟Ⅲ中除鐵發(fā)生的離子反方程式為3Fe²⁺+MnO₄^-+4H⁺=MnO₂↓+3Fe³⁺+4H₂O．
（4）步驟Ⅳ調節(jié)pH適宜的試劑是ZnO或Zn（OH）₂，應調整的范圍為3.3～5.9．（已知部分氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如表）

氫氧化物	Fe（OH）3	Cd（OH）2	Zn（OH）2
開始沉淀的pH	1.5	7.2	5.9
沉淀完全的pH	3.3	9.9	8.9

（5）步驟Ⅴ發(fā)生的反應為Zn+Co²⁺═Zn²⁺+Co，（已知Sb的金屬活動性介于Cu和Ag之間），加入少量銻鹽能加快反應的進行，其原因是形成微電池，Zn作負極，Co²⁺加快在銻正極表面得到電子析出；
（6）用石墨作陽極，純鋅作陰極電解ZnSO₄溶液可得高純鋅，電解時總反應的離子方程式為2Zn²⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Zn↓+O₂↑+4H⁺；電解后的殘液返回到步驟Ⅱ（填流程中數(shù)字）．

Answer 1

分析 銅鎘廢渣（含Cd、Zn、Cu、Fe及Co等單質），破碎和粉磨后加入稀硫酸和氧化鎂浸出銅渣，加入高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氧化鋅、碳酸鋅、氫氧化鋅等調節(jié)溶液PH3.3～5.9，鐵離子沉淀，高錳酸鉀被還原為二氧化錳過濾得到固體，濾液中加入鋅沉鎘，過濾后濾液中加入鋅粉和銻鹽，形成微電池，Zn作負極，Co²⁺加快在銻正極表面得到電子析出，過濾得到硫酸鋅溶液，
（1）破碎和粉磨能增大接觸面積加快浸取速率，和浸取時的反應速率；
（2）隔絕空氣目的是防止氧氣氧化銅生成硫酸銅；
（3）步驟Ⅲ中除鐵發(fā)生的反應為高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，調節(jié)溶液PH沉淀鐵離子；
（4）為不引入雜質，步驟Ⅳ調節(jié)溶液PH的物質是鋅的難溶物；依據(jù)圖表中氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的PH分析鐵離子完全沉淀的PH的范圍；
（5）Sb的金屬活動性介于Cu和Ag之間，加入少量銻鹽鋅會置換銻在表面在電解質溶液中形成原電池反應加快反應速率；
（6）用石墨作陽極，純鋅作陰極電解ZnSO₄溶液可得高純鋅，陽極是氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應，陰極是鋅離子析出金屬鋅；電解后的殘液為硫酸返回到步驟Ⅱ；

解答 解：（1）步驟Ⅰ進行破碎和粉磨的目的是，提高原料浸取率和浸取時反應速率，
故答案為：提高原料浸取率和浸取時反應速率；
（2）隔絕空氣目的是防止氧氣氧化銅生成硫酸銅，防止發(fā)生2Cu+4H⁺+O₂=2Cu²⁺+2H₂O，導致銅被浸出，
故答案為：防止發(fā)生2Cu+4H⁺+O₂=2Cu²⁺+2H₂O，導致銅被浸出；
（3）步驟Ⅲ中除鐵發(fā)生的反應為高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，步驟Ⅲ中除鐵發(fā)生的離子反方程式為：3Fe²⁺+MnO₄^-+4H⁺=MnO₂↓+3Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：3Fe²⁺+MnO₄^-+4H⁺=MnO₂↓+3Fe³⁺+4H₂O；
（4）為不引入雜質，步驟Ⅳ調節(jié)溶液PH的物質是鋅的難溶物，如ZnO或Zn（OH）₂等，依據(jù)圖表中氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的PH分析鐵離子完全沉淀，鋅離子不沉淀的PH的范圍 3.3～5.9，
故答案為：ZnO或Zn（OH）₂； 3.3～5.9；
（5）Sb的金屬活動性介于Cu和Ag之間，加入少量銻鹽能加快反應的進行，其原因是：加入少量銻鹽鋅會置換銻在表面在電解質溶液中形成原電池反應加快反應速率，
故答案為：形成微電池，Zn作負極，Co²⁺加快在銻正極表面得到電子析出；
（6）用石墨作陽極，純鋅作陰極電解ZnSO₄溶液可得高純鋅，陽極是氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應，陰極是鋅離子析出金屬鋅，反應的離子方程式為：2Zn²⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 2Zn↓+O₂↑+4H⁺；電解后的殘液為硫酸返回到步驟Ⅱ，
故答案為：2Zn²⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 2Zn↓+O₂↑+4H⁺；Ⅱ．

點評 本題考查了物質分離提純、除雜試劑選擇和調節(jié)溶液PH的方法分析判斷、電解原理應用、離子方程式書寫等，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．