Question

【題目】濕法煉鋅產生的銅鎘渣主要含鋅、鎘(Cd)、銅、鐵、鈷(Co)等金屬單質。利用銅鎘渣可生產Cu、Cd及ZnSO4·7H2O 等，其生產流程如圖：

如表是部分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	Zn(OH)2
開始沉淀的pH	1.9	7.0	7.2	5.4
沉淀完全的pH	3.2	9.0	9.5	8.2

請回答下列問題：

(1)提高銅鎘渣的“浸出”速率的措施有________________________________(寫出1條即可)。

(2)Fe的金屬性比Co強，該流程中“除鈷”________(填“能”或“不能”)用Zn代替Fe，“除鈷”中Fe發生反應的離子方程式是__________________________________。

(3)“除鐵”操作中加入H2O2的目的是______________________________，加入ZnO的目的是調節溶液pH，以除去溶液中的鐵元素，調節溶液pH的范圍為_________，“除鐵”操作中的沉淀成分是__________(寫化學式)。

(4)“電解”操作中，Cd2＋在________極放電得到金屬Cd，電極反應式是________________________。

(5)“電解”后的電解廢液是ZnSO4溶液，用該電解廢液制備ZnSO4·7H2O的方法是__________________。

(6)“除鈷”后的含鈷廢渣在空氣中煅燒，煅燒后的成分測定如表：

元素	Co	Zn	Cu	Fe
含量/%	59.00	0.52	0.20	13.16

則煅燒后所得固體混合物中，鈷氧化物的化學式是________。

Answer 1

【答案】適當升高浸取液溫度(或將銅鎘渣磨制成粉末等) 能 Fe＋Co2＋=Fe2＋＋Co 將Fe2＋氧化成Fe3＋ 3.2～5.4 Fe(OH)3 陰 Cd2＋＋2e－=Cd 蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾 Co3O4

【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，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，向除鈷后的溶液中加入酸性高錳酸鉀氧化Fe2+為Fe3+，高錳酸鉀生成不溶的二氧化錳，加入氧化鋅調節pH使Fe3+沉淀與二氧化錳一起過濾除去，電解含有Zn2+、Co2+的溶液，可得鎘單質，據此分析解答。

(1)升高溫度、增大反應物表面積等均可提高反應速率。

(2)Zn的金屬性比Fe強。除鈷中Fe與Co2＋發生置換反應生成Fe2＋和Co。

(3)H2O2可氧化Fe2＋，使之轉化為Fe3＋。根據表格中的數據將Fe3＋完全轉化成Fe(OH)3 沉淀。

(4) Cd2＋在陰極得電子生成單質Cd。

(5)從ZnSO4溶液中制備ZnSO4·7H2O的方法是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾。

(6)由題意知，煅燒后所得固體為鈷氧化物、ZnO、CuO、Fe2O3的混合物。

(1)升高溫度、增大反應物表面積等均可提高反應速率。

(2)因Zn的金屬性比Fe強，故可用Zn代替鐵除鈷。除鈷中Fe與Co2＋發生置換反應生成Fe2＋和Co。

(3)H2O2可氧化Fe2＋，使之轉化為Fe3＋。根據表格中的數據，可知欲除去溶液中的鐵元素，需加入ZnO調節溶液pH的范圍為3.2～5.4，此時Fe3＋完全轉化成Fe(OH)3 沉淀。

(4)電解操作中Cd2＋在陰極得電子生成單質Cd。

(5)從ZnSO4溶液中制備ZnSO4·7H2O的方法是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾。

(6)由題意知，煅燒后所得固體為鈷氧化物、ZnO、CuO、Fe2O3的混合物，設煅燒后所得固體質量為100 g，結合題表中的數據可知，鈷氧化物中m(O)＝100 g－59.00 g－81 g·mol－1×－80 g·mol－1×－160 g·mol－1×＝21.302 g，則鈷氧化物中n(O)＝≈1.33 mol，n(Co)＝＝1.00 mol，故鈷氧化物的化學式為Co3O4。