Question

煉鋅廠產生的工業廢渣——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ZnSO_4·7H₂O和金屬鎘（Cd）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。試回答下列問題：
（1）浸出時用到的試劑X為            ， 寫出溶解過程中加快浸出速率和提高浸出率的兩點措施：_______________________________，______________________________。
（2）寫出加入Ca(ClO)₂反應的離子方程式                                    。
（3）調節pH過程可以選用          （填“ZnO”或“NaOH”）；本流程的pH調節一般調至5，其目的是                                                         。
（4）寫出過濾后加入過量的鋅粉反應的離子方程式                          。
（5）在蒸發濃縮操作時，要采取實驗措施是：                              。

Answer 1

（1）H₂SO₄溶液   適當升溫、充分攪拌、延長溶解時間等（其它答案合理也給分）
（2）2H⁺+ClO^—+2Fe²⁺ =Cl^—+2Fe³⁺+H₂O（配平錯扣1分）
（3）ZnO ，除去Fe³⁺和Al³⁺，防止Zn²⁺沉淀析出
（4）Zn+Cd²⁺=Zn²⁺+Cd      （5）保持一定的酸度（其它表達合理也給分）  

試題分析：（1）本題是制備硫酸鋅晶體的的工藝流程，鋅渣中含有難溶的二氧化硅雜質，選用酸溶除去二氧化硅，考慮盡量少引入雜質，應選含有硫酸根離子的硫酸溶液進行溶解。若要加快浸出速率和提高浸出率，可以適當升高溫度或攪拌溶液或適當延長時間等。
（2）用硫酸浸出的濾液中含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Fe²⁺ 等離子，考慮這些離子分別沉淀的pH值，應該把Fe²⁺ 氧化為Fe³⁺ 在沉淀除去，所以加入氧化劑Ca(ClO)₂ 發生的反應方式為：2H⁺+ClO^—+2Fe²⁺ =Cl^—+2Fe³⁺+H₂O。
（3）由于整個流程制備的是硫酸鋅晶體，所以在調節pH時要注意不能引入雜質，所以應該選用ZnO調節，而調節pH值到5左右目的是使容易沉淀的Fe³⁺、Al³⁺ 先沉淀除去，防止pH過高把生成的Al(OH)3溶解、把Zn²⁺ 沉淀。
（4）在上步調節完pH后，溶液中還存在雜質離子Cd²⁺ ，由于Cd²⁺ 沉淀的pH值與Zn²⁺ 沉淀的pH值相近，所以不能用沉淀法除去，所以要加入單質Zn把Cd置換出來，因此發生的離子方程式為：Zn+Cd²⁺=Zn²⁺+Cd。
（5）硫酸鋅在蒸發濃縮時容易發生水解，所以為了減少水解產生雜質，應該保持溶液一定的酸度。