Question

3．煉鋅廠產生的工業(yè)廢渣-鋅渣（除了含Zn外，還含有Fe、Al、Cd和SiO₂等雜質），利用鋅渣制取并回收ZnSO₄•7H₂O和金屬鎘是一個有益的嘗試，其流程如下：

已知：Fe³⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Fe²⁺以氫氧化物完全沉淀時的pH分別為：3.2，4.7，6.5，9.4，9.7；鋅的金屬活動性比鎘強．
試回答下列問題：
（1）“浸出”時用到的“試劑X”為硫酸溶液（填名稱）．
（2）寫出“氧化”過程的離子方程式2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）“調pH”過程可以選用BD．（從以下選項選擇，填序號）
A．H₂SO₄          B．ZnO          C．NaOH          D．ZnCO₃
“濾渣2”的主要成分是Fe（OH）₃和Al（OH）₃（填化學式，下同）．
（4）“試劑Y”是Zn；寫出除去Cd²⁺的化學方程式Zn+CdSO₄=ZnSO₄+Cd．
（5）“操作1”的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌；在“操作1”時，必須采取的實驗措施是保持溶液一定的酸度．

Answer 1

分析 煉鋅廠產生的工業(yè)廢渣-鋅渣（除了含Zn外，還含有Fe、Al、Cd和SiO₂等雜質），加入試劑X為硫酸酸溶浸出，過濾得到濾渣1，得到溶液中加入過氧化氫用來氧化亞鐵離子為鐵離子，調節(jié)溶液PH使鐵離子、鋁離子沉淀，過濾得到濾渣2和濾液，濾液中加入試劑Y為鋅，置換反應除去鉻過濾得到濾渣3為鉻，得到硫酸鋅溶液，通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌、干燥得到粗產品，
（1）根據Zn、Fe、Al、Cd、SiO₂中，只有二氧化硅不能和硫酸反應，可以用硫酸將之溶解；
（2）雙氧水是綠色氧化劑，能將亞鐵離子氧化為三價鐵離子；
（3）“調pH”過程不能引入雜質離子，據此來選擇試劑，該試劑可以將三價鐵和鋁離子沉淀下來；
（4）金屬Cd的活潑性比金屬鋅差，可以用金屬鋅能來置換金屬鉻，為將金屬鉻全部置換往往加入過量的金屬鋅；
（5）從硫酸鋅溶液中獲得純凈的硫酸鋅的晶體的方法是加熱濃縮、蒸發(fā)結晶、過濾洗滌，但是一定要防止金屬陽離子的水解．

解答 解：（1）Zn、Fe、Al、Cd、SiO₂中，只有二氧化硅不能和硫酸反應，可以用硫酸將之溶解，過濾，先獲得二氧化硅，
故答案為：硫酸溶液；  
（2）為了將雜質離子鋁離子以及三價鐵離子沉淀下來，結合離子沉淀的條件，首先要將亞鐵離子氧化為三價鐵離子，然后再將之形成沉淀，反應實質是：2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）“調pH”過程能使得溶液的堿性增強，同時不能引入雜質離子，據此能選擇試劑氧化鋅、碳酸鋅，該試劑可以將三價鐵和鋁離子沉淀下來，形成Fe（OH）₃、Al（OH）₃，
故答案為：BD；Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（4）金屬Cd的活潑性比金屬鋅差，可以用金屬鋅能來置換金屬鉻，為將金屬鉻全部置換往往加入過量的金屬鋅，所以“試劑Y”是金屬鋅，“濾渣3”的成分為剩余的金屬鋅和置換出的金屬鉻，除去Cd²⁺的化學方程式為：Zn+CdSO₄=ZnSO₄+Cd，
故答案為：Zn；Zn+CdSO₄=ZnSO₄+Cd；
（5）從硫酸鋅溶液中獲得純凈的硫酸鋅的晶體的方法是加熱濃縮、蒸發(fā)結晶、過濾洗滌，但是要注意保持溶液一定的酸度，防止金屬陽離子的水解，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、蒸發(fā)結晶、過濾洗滌；保持溶液一定的酸度．

點評 本題是一道綜合知識題目，考查的范圍較廣，主要是物質的分離提純、金屬回收、離子性質等知識的應用，題目難度中等．