Question

【题目】氨法溶浸氧化锌烟灰制取高纯锌的工艺流程如下图所示。溶浸后氧化锌烟灰中锌、铜、镉、砷元素分别以Zn(NH3)42+、Cu(NH3) 42+、Cd(NH3)42+、AsCl52-的形式存在。

请回答下列问题：

（1）当NH4Cl、NH3·.H2O的混合溶液中存在c(NH4+)=c(Cl-)时，溶液呈___(填“酸”、“碱”或“中”)性。

（2）Zn(NH3)42+中Zn的化合价为____，“溶浸”中ZnO发生反应的离子方程式为____。

（3）一定时间内，锌浸出率与温度的关系如图所示，分析30℃时锌浸出率最高的原因为_____。

（4）实验室实现操作II”所用的玻璃仪器有___，玻璃棒和烧杯等 “滤渣3”的主要成分为__。

（5）“电解”时Zn(NH3)42+在阴极放电的电极反应式为_____。电解后的电解液经补充__(写一种物质的化学式)后可返回“溶浸”工序继续使用。

Answer 1

【答案】中性 +2 ZnO+2NH3H2O+2NH4+=Zn(NH3)42++3H2O 低于30℃时，浸出反应速度随温度的升高而增大；超过30℃，氨气逸出导致浸出反应速度下降 漏斗 Cu、Cd Zn(NH3)4 2++2e-=Zn+4NH3↑或Zn(NH3)42++2e -+4H2O=Zn+4NH3H2O NH3 (或NH3H2O)

【解析】

由流程可知，氧化锌烟灰加入氨水、氯化铵进行溶浸，溶浸后氧化锌烟灰中锌、铜、镉、砷元素分别以Zn(NH3)42+、Cu(NH3) 42+、Cd(NH3)42+、AsCl52-的形式存在，滤渣1为Pb，加入过氧化氢，AsCl52-转化为As2O5除去，过滤后加入锌粉还原，可除去Cu等，滤液主要含有Zn(NH3)42+，电解可生成高纯度锌，以此解答该题。

(1)在该溶液中存在电荷守恒：c(H+)+c(NH4+)=c(Cl-)+c(OH-)，由于c(NH4+)=c(Cl-)，所以c(H+)= c(OH-)，因此溶液显中性；

(2)在Zn(NH3)42+中由于N为-3价，H为+1价，该离子带有2个单位的正电荷，所以Zn的化合价为+2价，氧化锌烟灰加入氨水、氯化铵进行溶浸， ZnO发生反应产生Zn（NH3)42+及H2O，发生反应的离子方程式为ZnO+2NH3H2O+2NH4+=Zn(NH3)42++3H2O。

(3)在低于30℃时，升高温度，化学反应速率加快，更多的ZnO反应产生Zn(NH3)42+，锌浸出率增大，但温度过高，氨水会分解，产生的氨气挥发逸出，导致反应速率降低，锌的浸出率降低；

(4)“氧化除杂”中，AsCl52-转化为As2O5除去，经过过滤将As2O5过滤除去，所以操作II使用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯等；经过滤得到的滤液中含有Zn(NH3)42+、Cu(NH3) 42+、Cd(NH3)42+，向其中加入Zn，反应后会反应产生Cu、Cd，所以“滤渣3”的主要成分为Cu、Cd；

(5)“电解”时Zn(NH3)42+在阴极放电，发生还原反应生成锌，电极反应式为Zn(NH3)42++2e-=Zn+4NH3，也可以写为Zn(NH3)42++2e -+4H2O=Zn+4NH3H2O；反应产生的NH3或NH3H2O可以再用于溶解氧化锌烟灰，因此可以循环利用的物质是NH3 (或NH3H2O)。