Question

【题目】溴酸镉[Cd(BrO3)2]常用于生产颜料和荧光粉。以镉铁矿(成分为CdO2、Fe2O3、FeO及少量的Al2O3和SiO2)为原料制备[Cd(BrO3)2]的流程如下:

已知：Cd(SO4)2溶于水。

(1)Cd(BrO3)2中Cd的化合价为__________

(2)酸浸时，为了提高镉的浸取率可以采取的指施有__________(写出两种即可)。

(3)还原镉时,产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，其发生反应的离于方程式为__________

(4)用H2O2溶液氧化时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________

(5)已知几种金属离子的氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表,调pH时，应调整的pH范为____,滤渣2的主要成分为_____(填化学式)。

(6)实际工业生产中,有时还采用阳离子交换树脂法来测定沉镉后溶液中Cd2+的含量,其原理是: Cd2++2NaR=2Na++CdR2，其中NaR为阳离子交换树脂。常温下，将沉镉后的溶液(此时溶液pH=6)经过阳离子交换树脂后，测得溶液中的Na+比交换前增加了0.046g/L，则该条件下Cd(OH)2的Ksp值为____

(7)已知镉铁矿中CdO2的含量为72%，整个流程中镉元素的损耗率为8%，则2t该镉铁矿可制得Cd(BrO3)2(相对分子质量为368)_____Kg。

Answer 1

【答案】+2 将矿石粉碎、适当升高浸取时的温度、延长浸取的时间、增大浸取液的浓度、充分搅拌等 3Cd4++CH3OH+H2O=3Cd2++CO2↑+6H+ 1:2 5. 0≤pH<7.4 Fe(OH)3和Al(OH)3 10-19 3385.6

【解析】

用稀硫酸溶解镉铁矿(成分为CdO2、Fe2O3、FeO及少量的Al2O3和SiO2)，其中SiO2不溶于水和酸，通过过滤除去，即滤渣1为SiO2；滤液中主要含有Fe2+、Fe3+、Al3+及Cd4+，加入CH3OH将Cd4+还原为Cd2+，然后加入H2O2溶液，将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，再调节溶液pH使溶液中的Al3+、Fe3+完全转化为Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，过滤除去不溶物，向含有CdSO4的滤液中加入K2CO3生成CdCO3沉淀，再过滤将沉淀溶于HBrO3，最后将溶液蒸发结晶即可得到溴酸镉[Cd(BrO3)2]，据此分析解答（1）~（5）。

(6)将沉镉后的溶液pH=6，则c(OH-)=1×10-8mol/L，经过阳离子交换树脂后，测得溶液中的Na+比交换前增加了0.046g/L，即Na+浓度增加了=0.002mol/L，根据Cd2++2NaR=2Na++CdR2，可知原溶液中c(Cd2+)=0.001mol/L，再计算Cd(OH)2的Ksp；

(7) 2t该镉铁矿中CdO2的质量为2×106g×72%=1.44×106g，其物质的量为=0.01×106mol，再根据整个流程中镉元素的损耗率为8%，并结合原子守恒计算Cd(BrO3)2的质量。

(1)在Cd(BrO3)2中Br元素为+5价，O元素为-2价，根据正负化合价代数和为0，可知Cd的化合价为+2；

(2)固体溶解于稀硫酸时，采取增大稀硫酸的浓度、将固体粉碎、用玻璃棒搅拌或适当加热等措施，可提高镉的浸取率；

(3) CH3OH将Cd4+还原为Cd2+时，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，此气体为CO2，结合守恒法，可知发生反应的离于方程式为3Cd4++CH3OH+H2O=3Cd2++CO2↑+6H+；

(4)用H2O2溶液将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+时，发生反应的离子方程式为2Fe2++ H2O2+2H+= 2Fe3++H2O，则氧化剂H2O2与还原剂Fe2+的物质的量之比为1:2；

(5) Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀时的pH为2.8，Al3 +完全转化为Al(OH)3沉淀时的pH为5.0，Cd2+开始转化为Cd(OH)2沉淀时的pH为7.4，则调节溶液的pH范围为5. 0≤pH<7.4，此时获得Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，即过滤的滤渣2为Al(OH)3、Fe(OH)3；

(6)将沉镉后的溶液pH=6，则c(OH-)=1×10-8mol/L，经过阳离子交换树脂后，测得溶液中的Na+比交换前增加了0.046g/L，即Na+浓度增加了=0.002mol/L，根据Cd2++2NaR=2Na++CdR2，可知原溶液中c(Cd2+)=0.001mol/L，则Cd(OH)2的Ksp= c(Cd2+)×c2 (OH-)=1×10-19；

(7) 2t该镉铁矿中CdO2的质量为2×106g×72%=1.44×106g，其物质的量为=0.01×106mol，整个流程中镉元素的损耗率为8%，根据原子守恒可知获得Cd(BrO3)2的物质的量为0.01×106mol×（1-8%）=9.2×103mol，其质量为9.2×103mol×368g/mol=3.3856×106g=3385.6Kg。