Question

【題目】銅鎘渣主要含鋅、銅、鐵、鎘(Cd)、鈷(Co)等單質。濕法煉鋅產生的銅鎘渣用于生產金屬鎘的工藝流程如圖：

表中列出了相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(金屬離子的起始濃度為0.1mol·L-1)

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）酸浸時粉碎銅鎘渣的目的是___。

（2）操作Ⅰ產生的濾渣主要成分為__(填化學式)。

（3）①操作Ⅲ中先加入適量H2O2，發(fā)生反應的離子方程式為__。

②再加入ZnO控制反應液的pH，pH范圍為__，判斷依據(jù)是__。

③若加入的H2O2不足，加入ZnO后所得的電解液中會含有Fe元素。請設計實驗方案加以鑒別：__。

（4）處理含鎘廢水常用加入碳酸鈣實現(xiàn)沉淀轉化，該沉淀轉化的反應方程式為___。除去工業(yè)廢水中的Cd2+時，若反應達到平衡后溶液中c(Ca2+)=0.1mol·L-1，溶液中c(Cd2+)=__mol·L-1[已知25℃，Ksp(CdCO3)=5.6×10-12，Ksp(CaCO3)=2.8×10-9]。

Answer 1

【答案】增大與酸的接觸面積，加快反應速率，提高原料的浸出率 Cu 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 3.3≤pH＜7.2 根據(jù)表格中的信息可知在3.3≤pH＜7.2時，能確保Fe3+沉淀完全，而Cd2+不會沉淀 取電解液少量于試管中，向其中滴加幾滴KSCN溶液后再滴入H2O2溶液，若溶液變紅（或向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，產生藍色沉淀），則電解液中含有Fe元素 CaCO3(s)+Cd2+(aq)CdCO3(s)+Ca2+(aq) 2.0×10-4

【解析】

用濕法煉鋅產生的銅鎘渣生產金屬鎘的流程：銅鎘渣主要含鋅、銅、鐵、鎘（Cd）、鈷（Co）等單質，加入稀硫酸，銅不溶，操作I過濾，濾液含有Zn2＋、Fe2＋、Cd2＋、Zn2＋、Co2＋，向濾液加入鋅，活化劑Sb2O3，鋅粉會與Sb2O3等形成微電池產生合金CoSb除去鈷，操作Ⅱ過濾，向除鈷后的溶液中加入H2O2溶液氧化Fe2＋為Fe3＋，加入氧化鋅調節(jié)pH使Fe3＋沉淀后經操作Ⅲ過濾除去，電解含有Zn2＋、Co2＋的溶液，可得鎘單質。

（1）酸浸時粉碎銅鎘渣的目的是是增大與酸的接觸面積，加快反應速率，提高原料的浸出率，故答案為：增大與酸的接觸面積，加快反應速率，提高原料的浸出率；

（2）銅與稀硫酸不反應，操作Ⅰ產生的濾渣主要成分為Cu，故答案為：Cu；

（3）①雙氧水具有氧化性，能把亞鐵離子氧化為鐵離子，操作Ⅲ中先加入適量H2O2，發(fā)生反應的離子方程式為2Fe2＋+H2O2+2H＋=2Fe3＋+2H2O，故答案為：2Fe2＋+H2O2+2H＋=2Fe3＋+2H2O；

②再加入ZnO控制反應液的pH，根據(jù)表格中的信息可知在3.3≤pH＜7.2時，能確保Fe3＋沉淀完全，而Cd2＋不會沉淀，因此pH范圍為3.3≤pH＜7.2，故答案為：3.3≤pH＜7.2；根據(jù)表格中的信息可知在3.3≤pH＜7.2時，能確保Fe3＋沉淀完全，而Cd2＋不會沉淀；

③若加入的H2O2不足，加入ZnO后所得的電解液中會含有Fe元素。待電解溶液中有亞鐵離子殘余，檢驗亞鐵離子即可。方法為：取電解液少量于試管中，向其中滴加幾滴KSCN溶液后再滴入H2O2溶液，若溶液變紅（或向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，產生藍色沉淀），則電解液中含有Fe元素，故答案為：取電解液少量于試管中，向其中滴加幾滴KSCN溶液后再滴入H2O2溶液，若溶液變紅（或向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，產生藍色沉淀），則電解液中含有Fe元素；

（4）根據(jù)溶度積常數(shù)大小可知Ksp越小，溶解度越小，沉淀越完全。處理含鎘廢水常用加入碳酸鈣實現(xiàn)沉淀轉化，該沉淀轉化的反應方程式為CaCO3(s)+Cd2+(aq)CdCO3(s)+Ca2+(aq)。除去工業(yè)廢水中的Cd2+時，若反應達到平衡后溶液中c(Ca2+)=0.1mol·L-1，Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)×c(CO)=2.8×10-9，可知溶液中碳酸根濃度是2.8×10-8mol·L－1，再根據(jù)Ksp(CdCO3)=c(Cd2+)×c(CO)=5.6×10-12，可知c（Cd2＋）=2.0×10-4mol·L-1。故答案為：CaCO3(s)+Cd2+(aq)CdCO3(s)+Ca2+(aq)；2.0×10-4。