Question

【題目】利用濕法煉鋅產生的銅鎘渣生產金屬鎘的流程如下：

已知：銅鎘渣主要含鋅、銅、鐵、鎘（Cd）、鈷（Co）等單質。

下表列出了相關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0.1 mol·L-1計算）：

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cd(OH)2	Mn(OH)2
開始沉淀的pH	1.5	6.5	7.2	8.2
沉淀完全的pH	3.3	9.9	9.5	10.6

（1）為了提高銅鎘渣浸出的速率，可采取的措施有：①適當升高溫度；②攪拌；③______等。已知浸出的金屬離子均為二價，寫出浸出鈷的化學方程式__________________。

（2）除鈷的過程中，需要加入活化劑Sb2O3，鋅粉會與Sb2O3、Co2+的溶液形成微電池并產生合金CoSb。該微電池的正極反應式為________________________________。

（3）除鐵的過程分兩步進行：

①先加入適量KMnO4，發生反應的離子方程式為______________________________，

②再加入ZnO控制反應液的pH范圍為_____________。

（4）除鐵過程第①步，若加入KMnO4時條件控制不當，MnO2會繼續反應，造成的結果是______________，若加入的KMnO4不足量，則待電解溶液中有Fe元素殘余。請設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。電解廢液中可循環利用的溶質是____。

（6）處理含鎘廢水常用化學沉淀法，以下是幾種鎘的難溶化合物的溶度積常數（25℃）：

Ksp(CdCO3)＝5.210－12， Ksp(CdS)＝3.610－29，Ksp(Cd(OH)2)＝2.010－16，根據上述信息：

沉淀Cd2+效果最佳的試劑是____________。

a．Na2CO3 b．Na2S c．CaO

若采用生石灰處理含鎘廢水最佳pH為11，此時溶液中c(Cd2+)＝_________。

Answer 1

【答案】 增大硫酸的濃度（或經銅鎘渣研成粉末） Co+H2SO4=== CoSO4+H2↑ Sb2O3+2Co2++6H++10e－===2CoSb+3H2O 3Fe2++MnO+4H+===3Fe3++MnO2+2H2O 3.3~7.2 還原產物Mn2+，進入電解液中，引入雜質 取樣，向其中滴加H2O2后再滴入KSCN溶液，若溶液變紅（或向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若產生藍色沉淀），則待電解液中含有Fe元素 H2SO4（或硫酸） b 2.010－10mol/L

【解析】本題分析：本題主要考查溶液中的離子反應。

（1）為了提高銅鎘渣浸出的速率，可采取的措施有：①適當升高溫度；②攪拌；③增大硫酸的濃度（或將銅鎘渣研成粉末）等。浸出鈷的化學方程式為Co+H2SO4=CoSO4+H2↑。

（2）該微電池的正極反應式為Sb2O3+2Co2++6H++10e-=2CoSb+3H2O。

（3）除鐵的過程分兩步進行，①加入適量KMnO4，將Fe2+氧化為Fe3+ ，發生反應的離子方程式為3Fe2++MnO4-+4H+=3Fe3++MnO2+2H2O，②加入ZnO提高pH，將Fe3+轉化為Fe(OH)3過濾除去，同時不能損失Cd2+，所以控制反應液的pH范圍為3.3-7.2。

（4）若加入KMnO4時條件控制不當，MnO2會繼續反應，造成的結果是還原產物Mn2+進入電解液中，引入雜質，若加入的KMnO4不足量，則待電解溶液中有Fe元殘余。驗證方法：取樣，向其中滴加H2O2后再滴入KSCN溶液，若溶液變紅，則待電解液中含有Fe元素。

（5）陽極產生硫酸，所以電解廢液中可循環利用的溶質是硫酸。

（6）因為Ksp(CdS)最小，所以沉淀Cd2+效果最佳的試劑是b。

c(OH-)== mol/L=1×10-3mol/L，c(Cd2+)==2.0×10-10mol/L。