Question

【題目】濕法煉鋅產(chǎn)生的銅鎘渣主要含鋅、銅、鐵、鎘（Cd）、鈷（Co）等單質(zhì)。一種由銅鎘渣生產(chǎn)金屬鎘的流程如下：

下表列出了相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH（開始沉淀的pH按金屬離子濃度為0.1mol/L計算）：

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cd(OH)2
開始沉淀的pH	1.5	6.5	7.2
沉淀完全的pH	3.3	9.9	9.5

（1）浸出過程中，不采用通入空氣的方法進行攪拌，原因是防止將Cu氧化浸出，其離子方程式是__________________。

（2）除鈷過程中，鋅粉會與As2O3形成微電池產(chǎn)生AsH3。該微電池的正極反應(yīng)式為_____。

（3）除鐵時先加入適量KMnO4，再加入ZnO調(diào)節(jié)pH。

① 除鐵過程中，理論上參加反應(yīng)的物質(zhì)n（KMnO4）∶n（Fe2+）=_________。

② 除鐵時加入ZnO控制反應(yīng)液pH的范圍為________________。

（4）若上述流程中投入的KMnO4不足量，則待電解溶液中有Fe元素殘余。請設(shè)計實驗方案加以驗證：_____________________。

（5）凈化后的溶液用惰性電極電解可獲得鎘單質(zhì)。電解廢液中可循環(huán)利用的溶質(zhì)是_____。

Answer 1

【答案】2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2OAs2O3+12H++12e-=2AsH3+3H2O1∶33.3-7.2取樣加入H2O2后再滴入KSCN溶液，若溶液變紅，則待電解液中含F(xiàn)e元素H2SO4

【解析】試題分析：以“濕法煉鋅”為切入點，考查氧化還原反應(yīng)方程式、電極反應(yīng)、pH與氫氧化物沉淀、Fe3+檢驗、點解原理等，考查考生圖表的閱讀能力和對問題的綜合分析能力。解答首先需要認(rèn)真分析工業(yè)流程中物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系，解題則需選好對應(yīng)的知識點。

解析：流程中物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖下方標(biāo)記：

（1）Cu通入空氣時氧化浸出即Cu+O2→Cu2+，考慮到溶液呈酸性，配平結(jié)果為2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2O。答案：2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2O。

（2）中提到的原電池，活潑金屬鋅一定失去電子做負(fù)極，則得到電子的As2O3在正極參加反應(yīng)，即正極反應(yīng)為As2O3+e-→AsH3，由于前一步處理后溶液仍然為酸性，則配平后為As2O3+12H++12e-=2AsH3+3H2O。答案：As2O3+12H++12e-=2AsH3+3H2O。

（3）由于反應(yīng)生成MnO2，則KMnO4得到電子數(shù)目為3，所以氧化還原過程中得失電子關(guān)系為3×n（KMnO4）=1×n（Fe2+），n（KMnO4）∶n（Fe2+）=1:3。

除鐵時，F(xiàn)e3+完全沉淀pH為3.3，同時保證Cd2+不能沉淀，pH不能超過7.2，因此應(yīng)當(dāng)控制溶液的pH介于3.3-7.2之間。答案：1:3，3.3-7.2

（4）流程中投入的KMnO4不足量時，Fe2+氧化不充分，pH 3.3-7.2之間不能使Fe2+完全沉淀，待電解溶液中有Fe2+殘余，驗證的方案即為檢驗Fe2+方案。答案： 取待電解溶液加入H2O2后再滴入KSCN溶液，若溶液變紅，則待電解液中含F(xiàn)e元素 。

（5）凈化后的溶液用惰性電極電解時，陰極Cd2++2e-=Cd，陽極4OH—4e-=2H2O+O2↑，總反應(yīng)為2CdSO4+2H2O2Cd+O2↑+2H2SO4，電解廢液中含有硫酸，可以循環(huán)利用。答案：H2SO4