题目内容
【题目】铜镉渣主要含锌、铜、铁、铬(Cd)、钴(Co)等单质。湿法炼锌产生的铜镉渣用于生产金属镉的工艺流程如下：
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1mol·L-1)
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Cd(OH)2 |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.5 | 7.2 |
沉淀完全的pH | 3.3 | 9.9 | 9.5 |
(1)酸浸时粉碎铜镉渣的目的是_______________________。
(2)操作Ⅰ产生的滤渣主要成分为___________________(填化学式)。
(3)①操作Ⅲ中先加入适量H2O2，发生反应的离子方程式为____________________。
②再加入ZnO控制反应液的pH，pH范围为______________，判断依据是_______________。
③若加入的H2O2不足，加入ZnO后所得的电解液中会含有Fe元素。
请设计实验方案加以鉴别___________________________。
(4)处理含镉废水常用加入碳酸钙实现沉淀转化，该沉淀转化的反应方程式为____________。除去工业废水中的Cd2+时，若反应达到平衡后溶液中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)=5.6×10-9)。
【答案】 增大与酸的接触面积，加快反应速率，提高原料的浸出率 Cu 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 3.3≤pH＜7.2 根据表格中的信息可知在3.3≤pH<7.2时，能确保Fe3+沉淀完全，而Cd2+不会沉淀 取待电解液少量与试管中，向其中滴加H2O2后在滴入KSCN溶液，若溶液变红（或向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀），则待电解液中含有Fe元素 CaCO3(s)+Cd2+(aq)
CdCO3(s)+Ca2+(aq) 1.0×10-4
【解析】(1)酸浸时粉碎铜镉渣的目的是增大与酸的接触面积，加快反应速率，提高原料的浸出率。(2)铜与稀硫酸不反应，则操作Ⅰ产生的滤渣主要成分为Cu。(3)①双氧水具有氧化性，能把亚铁离子氧化为铁离子，发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O；②根据表格中的信息可知在3.3≤pH＜7.2时，能确保Fe3+沉淀完全，而Cd2+不会沉淀，因此pH范围为3.3≤pH＜7.2；③若加入的双氧水不足，则待电解溶液中有亚铁离子残余，检验亚铁离子即可，方法为：取待电解液少量与试管中，向其中滴加H2O2后在滴入KSCN溶液，若溶液变红（或向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀），则待电解液中含有Fe元素；(4)根据溶度积常数大小可知Ksp越小，溶解度越小，沉淀越完全，因此处理含镉废水常用加入碳酸钙实现沉淀转化，该沉淀转化的反应方程式为CaCO3(s)+Cd2+(aq)
CdCO3(s)+Ca2+(aq)。除去工业废水中的Cd2+时，若反应达到平衡后溶液中c(Ca2+)＝0.1mol·L-1，则根据碳酸钙的溶度积常数可知溶液中碳酸根浓度是5.6×10-8mol/L，因此根据Ksp(CdCO3)＝5.6×10-12可知c(Cd2+)＝1.0×10-4mol·L-1。
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