题目内容
【题目】湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质,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0.1 mol/L)
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______。
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。请设计实验方案鉴别________。
(4)净化后的溶液用惰性电极电解可获得镉单质。电解废液中可循环利用的溶质是_________。
【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 取待电解液少量于试管中,向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀(或向其中滴加H2O2后再滴入KSCN溶液,若溶液变红),则待电解液中含有Fe元素 H2SO4
【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H2O2溶液氧化Fe2+为Fe3+,加入氧化锌调节pH使Fe3+沉淀后经过滤除去,电解含有Zn2+、Co2+的溶液,可得镉单质,
(1)酸浸时粉碎铜镉渣可以增大与酸的接触面积,使反应充分;
(2)铜镉渣中只有铜与稀硫酸不反应;
(3)①双氧水具有氧化性,能把亚铁离子氧化为铁离子,结合电子守恒、电荷守恒及原子守恒即可写出发生反应的离子方程式;
②根据表格中的信息分析,能确保Fe3+沉淀完全,而Cd2+不会沉淀时的pH范围;
③加入双氧水的目的是氧化溶液中亚铁离子,可利用Fe2+的还原性或含Fe2+遇K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀来检验是否仍有Fe2+存在;
(4)根据整个流程中物质转化关系分析可循环的溶质。
(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;
故答案为: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;
故答案为: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;
故答案为: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;
故答案为: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:取待电解液少量于试管中,向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀(或向其中滴加H2O2后再滴入KSCN溶液,若溶液变红),则待电解液中含有Fe元素,
故答案为:取待电解液少量于试管中,向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀(或向其中滴加H2O2后再滴入KSCN溶液,若溶液变红),则待电解液中含有Fe元素;
(4)电解废液中主要含有ZnSO4、H2SO4,因此可循环利用的物质为H2SO4;
故答案为:H2SO4。
【题目】氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。消除氮氧化物有多种方法。
(1)可利用甲烷催化还原氮氧化物。已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574kJ·mol-1
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867kJ·mol-1
则CH4(g)将NO(g)还原为N2(g)的热化学方程式是____。
(2)汽车内燃机工作时发生的反应为N2(g)+O2(g)2NO(g),生成的NO是汽车尾气的主要污染物。T℃时,向5L恒容密闭容器中充入6.5molN2和7.5molO2,在5min时反应达到平衡状态,此时容器中NO的物质的量5mol(不考虑后续反应)。则5min内该反应的平均速率v(NO)=_____;在T℃时,该反应的平衡常数K=_____。
(3)汽车尾气中也含有CO,已知CO能发生可逆反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ·mol-1。
①向某容器中充入1.0molH2O(g)和1.0molCO(g),在一定条件下发生上述反应。混合气体中CO的物质的量(mol)与时间关系如下表所示:
0 | 5min | 10min | 15min | 20min | 25min | |
Ⅰ(800℃) | 1.0 | 0.80 | 0.70 | 0.65 | 0.50 | 0.50 |
Ⅱ(800℃) | 1.0 | 0.70 | 0.60 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
相对实验Ⅰ,实验Ⅱ改变的条件可能是_____。
②若开始时向绝热容器中投入一定量二氧化碳、氢气,在一定条件下发生上述可逆反应。下列图像正确且能说明可逆反应已达到平衡状态的是_____(填字母)。
A. B. C. D.
(4)利用ClO2氧化氮氧化物反应过程如下:NONO2N2
反应Ⅰ的产物中还有两种强酸生成,其中硝酸与NO2的物质的量相等,则其化学方程式是___。若有标准状况下11.2LN2生成,共消耗ClO2___g。