Question

【题目】湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、镉(Cd)、铜、铁、钴(Co)等金属单质。利用铜镉渣可生产Cu、Cd及ZnSO4·7H2O 等，其生产流程如图：

如表是部分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0.1 mol·L-1计算)：

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cd(OH)2	Zn(OH)2
开始沉淀的pH	1.9	7.0	7.2	5.4
沉淀完全的pH	3.2	9.0	9.5	8.2

请回答下列问题：

(1)提高铜镉渣的“浸出”速率的措施有________________________________(写出1条即可)。

(2)Fe的金属性比Co强，该流程中“除钴”________(填“能”或“不能”)用Zn代替Fe，“除钴”中Fe发生反应的离子方程式是__________________________________。

(3)“除铁”操作中加入H2O2的目的是______________________________，加入ZnO的目的是调节溶液pH，以除去溶液中的铁元素，调节溶液pH的范围为_________，“除铁”操作中的沉淀成分是__________(写化学式)。

(4)“电解”操作中，Cd2＋在________极放电得到金属Cd，电极反应式是________________________。

(5)“电解”后的电解废液是ZnSO4溶液，用该电解废液制备ZnSO4·7H2O的方法是__________________。

(6)“除钴”后的含钴废渣在空气中煅烧，煅烧后的成分测定如表：

元素	Co	Zn	Cu	Fe
含量/%	59.00	0.52	0.20	13.16

则煅烧后所得固体混合物中，钴氧化物的化学式是________。

Answer 1

【答案】适当升高浸取液温度(或将铜镉渣磨制成粉末等) 能 Fe＋Co2＋=Fe2＋＋Co 将Fe2＋氧化成Fe3＋ 3.2～5.4 Fe(OH)3 阴 Cd2＋＋2e－=Cd 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 Co3O4

【解析】

用湿法炼锌产生的铜镉渣生产金属镉的流程：铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉（Cd）、钴（Co）等单质，加入稀硫酸，铜不溶，过滤，滤液含有Zn2+、Fe2+、Cd2+、Zn2+、Co2+，向滤液加入锌，活化剂Sb2O3，锌粉会与Sb2O3等形成微电池产生合金CoSb除去钴，向除钴后的溶液中加入酸性高锰酸钾氧化Fe2+为Fe3+，高锰酸钾生成不溶的二氧化锰，加入氧化锌调节pH使Fe3+沉淀与二氧化锰一起过滤除去，电解含有Zn2+、Co2+的溶液，可得镉单质，据此分析解答。

(1)升高温度、增大反应物表面积等均可提高反应速率。

(2)Zn的金属性比Fe强。除钴中Fe与Co2＋发生置换反应生成Fe2＋和Co。

(3)H2O2可氧化Fe2＋，使之转化为Fe3＋。根据表格中的数据将Fe3＋完全转化成Fe(OH)3 沉淀。

(4) Cd2＋在阴极得电子生成单质Cd。

(5)从ZnSO4溶液中制备ZnSO4·7H2O的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。

(6)由题意知，煅烧后所得固体为钴氧化物、ZnO、CuO、Fe2O3的混合物。

(1)升高温度、增大反应物表面积等均可提高反应速率。

(2)因Zn的金属性比Fe强，故可用Zn代替铁除钴。除钴中Fe与Co2＋发生置换反应生成Fe2＋和Co。

(3)H2O2可氧化Fe2＋，使之转化为Fe3＋。根据表格中的数据，可知欲除去溶液中的铁元素，需加入ZnO调节溶液pH的范围为3.2～5.4，此时Fe3＋完全转化成Fe(OH)3 沉淀。

(4)电解操作中Cd2＋在阴极得电子生成单质Cd。

(5)从ZnSO4溶液中制备ZnSO4·7H2O的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。

(6)由题意知，煅烧后所得固体为钴氧化物、ZnO、CuO、Fe2O3的混合物，设煅烧后所得固体质量为100 g，结合题表中的数据可知，钴氧化物中m(O)＝100 g－59.00 g－81 g·mol－1×－80 g·mol－1×－160 g·mol－1×＝21.302 g，则钴氧化物中n(O)＝≈1.33 mol，n(Co)＝＝1.00 mol，故钴氧化物的化学式为Co3O4。