Question

【题目】炼锌厂的铜镉废渣中含有铜、锌、镉、铁、砷等元素，其含量依次减少。对这些元素进行提取分离会减小环境污染，同时制得ZnSO4·7H2O实现资源的再利用，其流程图如下。已知FeAsO4难溶于水和酸；ZnSO4·7H2O易溶于水，难溶于酒精。

常温下金属离子沉淀的pH

金属离子	Fe3＋	Zn2＋	Mn2＋	Cu2＋	Cd2＋
开始沉淀pH	2.7	6.5	7.7	5.2	6.9
沉淀完全pH	3.2	8.0	9.8	6.4	9.4

请回答下列问题：

(1)提高浸出速率可以采用的方法是(写出其中一点即可)________。

(2)滤液Ⅰ中有少量AsO33—，若不除去，则AsO33—与Cd反应会产生一种有毒氢化物气体，其分子式为____，向滤液Ⅰ中逐滴滴入酸性KMnO4溶液可与AsO33—反应生成FeAsO4，完成并配平下列反应的离子方程式___：Fe2＋＋AsO33—＋MnO4—＋___=FeAsO4↓＋Mn2＋＋__，判断该滴定终点的现象是__________。

(3)流程中②调节pH时可以选用的试剂为________，滤渣Ⅱ的成分为________。

(4)常温下Zn(OH)2的溶度积Ksp＝________。

(5)制得的ZnSO4·7H2O需洗涤，洗涤晶体时可选用试剂为________。

Answer 1

【答案】增大硫酸浓度、升高溶液温度、搅拌、将铜镉渣磨碎成小颗粒等合理答案均可 AsH3 14H＋＋5Fe2＋＋5AsO33—＋3MnO4－＝5FeAsO4↓＋3Mn2＋＋7H2O 滴最后一滴高锰酸钾，溶液变为浅紫色(或紫色或紫红色或粉红色)且半分钟内不恢复为原色，则反应到终点 Zn、ZnO、ZnCO3、Zn(OH)2等合理答案均可 FeAsO4、Fe(OH)3 1×10－17 乙醇或饱和硫酸锌溶液

【解析】

炼锌厂的铜镉废渣中含有铜、锌、镉、铁、砷等元素，其含量依次减少，加入硫酸浸出过滤得到滤渣Ⅰ和滤液Ⅰ主要含Zn2+、Cu2+、Fe2+、Cd2+离子，添加高锰酸钾溶液氧化亚铁离子为铁离子，氧化AsO33-生成FeAsO4沉淀，调节溶液pH沉淀铁离子，过滤得到滤渣Ⅱ为FeAsO4和Fe（OH）3，滤液Ⅱ中主要为锌离子和镉离子，加入足量锌反应后过滤，得到滤液Ⅲ为硫酸锌溶液，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥得到硫酸锌晶体，以此解答该题。

(1)可以通过适当增大硫酸浓度、升高溶液温度、搅拌、将铜镉渣磨碎成小颗粒等措施提高浸出率；

(2)AsO33-与Cd反应，Cd被氧化，则AsO33-被还原为一种有毒氢化物气体，此气体的分子式为AsH3；向滤液Ⅰ中逐滴滴入酸性KMnO4溶液可与AsO33-发生反应生成FeAsO4，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒得此反应的离子方程式为5Fe2＋＋5AsO33-＋3MnO4－＋14H＋＝3Mn2＋＋5FeAsO4↓＋7H2O；当滴最后一滴高锰酸钾，溶液变为粉红色且半分钟内不恢复为原色，则反应到终点；

(3)流程中②调节pH时，选用的试剂要能与H＋反应，同时不引入新的杂质，则可选用的试剂为ZnO、ZnCO3或Zn(OH)2；由图示可知，当溶液pH＝4时，溶液中的Fe3＋水解完全转化为Fe(OH)3，则滤渣Ⅱ的主要成分为FeAsO4、Fe(OH)3；

(4)沉淀完全时溶液pH＝8，即c(OH－)＝1×10－6 mol/L，此时溶液中c(Zn2＋)浓度为1×10－5 mol/L，常温下Zn(OH)2的溶度积Ksp＝c(Zn2＋)×c2(OH－)＝1×10－17；

(5)因ZnSO4·7H2O易溶于水，难溶于酒精，制得的ZnSO4·7H2O晶体可选择酒精或饱和硫酸锌溶液洗涤。