Question

【题目】Ⅰ、我国规定生活用水中镉排放的最大允许浓度为0.005 mg/L。处理含镉废水可采用化学沉淀法。试回答下列问题：

（1）磷酸镉（Cd3(PO4)2）沉淀溶解平衡常数的表达式Ksp＝________。

（2）一定温度下，CdCO3的Ksp＝4.0 × 10-12，Cd（OH）2的Ksp＝3.2 × 10-14，那么它们在水中的溶解量________较大。

（3）在某含镉废水中加人Na2S，当S2-浓度达到7.9 × 10-8mol/L时，水体中Cd2+浓度为_____mol/L（已知：Ksp（CdS）=7.9 × 10-27，Ar(Cd)=112）；此时是否符合水源标准？______（填“是”或“否”）。

Ⅱ、炼锌烟尘（主要成份为ZnO，含少量CuO和FeO）为原料，可以制取氯化锌和金属锌。制取氯化锌主要工艺如下：

下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH (开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L－1计算)。

金属离子	Fe3+	Zn2+	Fe2+
开始沉淀的pH	1. 1	5. 2	5. 8
沉淀完全的pH	3. 2	6. 4	8. 8

（1）加入H2O2溶液的作用是________________。

（2）流程图中，调节pH时，加入的试剂X可以是________（填序号）

A、ZnO B、NaOH C、Zn2(OH)2CO3 D、ZnSO4

pH应调整到_________。

Answer 1

【答案】 c(Cd2+)3·c(PO43-)2 Cd(OH)2 10-19 是 使Fe2+被氧化为Fe3+ AC 3.2≤pH<5.2

【解析】Ⅰ、(1)根据磷酸镉沉淀溶解平衡方程式写出其沉淀溶解平衡常数的表达式；(2)分别根据CdCO3和Cd(OH)2的沉淀溶解平衡表达式计算二者的平衡溶解度，据此比较它们在水中的摩尔溶解度；(3)根据CdS的溶度积常数计算水体中Cd2+的浓度，将体积摩尔浓度转化为质量摩尔浓度再与排放标准做对比，据此分析是否符合标准；

Ⅱ、(1)加过氧化氢把亚铁离子氧化为铁离子；(2)调节pH时要消耗氢离子，但是不能引入杂质；调节pH使铁离子转化为沉淀，而锌离子不沉淀，根据表中数据分析。

Ⅰ、(1)磷酸镉沉淀溶解平衡方程式为：Cd3(PO4)2(s)3Cd2++2PO43-，则其沉淀溶解平衡常数表达式为Ksp=c3(Cd2+)c2(PO43-)，故答案为：c3(Cd2+)c2(PO43-)；

(2)当CdCO3达到沉淀溶解平衡时有CdCO3(s)Cd2++CO32-，则其平衡时摩尔溶解度为s==2×10-6mol/L，当Cd(OH)2达到沉淀溶解平衡时有Cd(OH)2(s)Cd2++2OH-，则其平衡时摩尔溶解度为s==2×10-5mol/L，因此溶解度更大的是Cd(OH)2，故答案为：Cd(OH)2；

(3)含镉废水中加入Na2S，当S2-浓度达到7.9×10-8mgL-1时，溶液中c(Cd2+)==1.0×10-19mol/L，即水体系中的Cd2+质量摩尔浓度为1.0×10-19×112×103mg/L=1.12×10-14mg/L＜0.005mg/L，因此符合标准，故答案为：1.0×10-19mol/L；是；

Ⅱ、(1)根据流程分析可知，加过氧化氢的目的是将亚铁离子氧化为铁离子，故答案为：将亚铁离子氧化为铁离子；

(2)调节pH时要消耗氢离子，但是不能引入杂质，ZnO、Zn(OH)2、Zn2(OH)2CO3均与氢离子反应生成锌离子，消耗氢离子的同时不引入杂质，ZnSO4不能与氢离子反应，所以不能调节pH，故选AC，调节pH使铁离子转化为沉淀，而锌离子不沉淀，由表中数据可知pH≥3.2时，铁离子完全沉淀，而锌离子开始沉淀的pH为5.2，所以要调节pH为3.2≤pH＜5.2，故答案为：AC；3.2≤pH＜5.2。