题目内容
【题目】利用湿法炼锌产生的铜镉渣生产金属镉的流程如下:
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已知:铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质。
下表列出了相关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)2 | Fe(OH)3 | Cd(OH)2 | Mn(OH)2 |
开始沉淀的pH | 6.5 | 1.5 | 7.2 | 8.2 |
沉淀完全的pH | 9.9 | 3.3 | 9.5 | 10.6 |
(1)为了提高铜镉渣浸出的速率,可采取的措施有:①适当升高温度;②搅拌;③_____等。已知浸出的金属离子均为二价,写出浸出钴的化学方程式_____________
(2)除钴的过程中,需要加入活化剂Sb2O3,锌粉会与Sb2O3、Co2+的溶液形成微电池并产生合金CoSb。该微电池的正极反应式为______________
(3)除铁的过程分两步进行:
①先加入适量KMnO4,发生反应的离子方程式为_____________
②再加入ZnO控制反应液的pH范围为_____________
(4)处理含镉废水常用化学沉淀法,以下是几种镉的难溶化合物的溶度积常数(25℃):Ksp(CdCO3)=5.2×10-12, Ksp(CdS)=3.6×10-29,Ksp(Cd(OH)2)=2.0×10-16,根据上述信息:沉淀Cd2+效果最佳的试剂是____________。
a.Na2CO3 b.Na2S c.CaO
若采用生石灰处理含镉废水最佳pH为11,此时溶液中c(Cd2+)=________________
【答案】增大硫酸的浓度(或经铜镉渣研成粉末); Co+H2SO4=== CoSO4+H2↑ Sb2O3+2Co2++6H++10e-===2CoSb+3H2O 3Fe2++MnO
+4H+===3Fe3++MnO2+2H2O 3.3~7.2 b 2.0×10-10mol/L
【解析】
(1)增大硫酸的浓度或将铜镉渣研成粉末等方式加快速率;钴和稀硫酸反应生成硫酸钴和氢气;
(2)该电池中,Sb2O3是正极,得电子被还原,化合价降低;
(3)①KMnO4具有强氧化性,将亚铁离子氧化为铁离子;
②加入ZnO的目的是提高溶液的pH,将铁离子转化成Fe(OH)3沉淀除去,同时也不能损失Cd2+,所以应该控制溶液的pH范围为3.3~7.2;
(4)因为Ksp(CdS)最小,所以沉淀Cd2+效果最好的试剂是Na2S;
因为c(OH-)=
=
=1
10-3mol/L,所以c(Cd2+)=
=
2.0×10-10mol/L。
(1)为了提高铜镉渣浸出的速率,可以通过增大硫酸的浓度或将铜镉渣研成粉末等方式加快速率;浸出钴的化学方程式为:Co+H2SO4=== CoSO4+H2↑;
因此,本题正确答案是:增大硫酸的浓度(或经铜镉渣研成粉末); Co+H2SO4=== CoSO4+H2↑;
(2)该电池中,Sb2O3是正极,得电子被还原,化合价降低,所以正极反应式为:Sb2O3+2Co2++6H++10e-===2CoSb+3H2O;
因此,本题正确答案是:Sb2O3+2Co2++6H++10e-===2CoSb+3H2O;
(3)①KMnO4具有强氧化性,反应的离子方程式为:3Fe2++MnO
+4H+===3Fe3++MnO2+2H2O ;
②加入ZnO的目的是提高溶液的pH,将铁离子转化成Fe(OH)3沉淀除去,同时也不能损失Cd2+,所以应该控制溶液的pH范围为3.3~7.2;
因此,本题正确答案是:3Fe2++MnO
+4H+===3Fe3++MnO2+2H2O ;3.3~7.2;
(4)因为Ksp(CdS)最小,所以沉淀Cd2+效果最好的试剂是Na2S;
因为c(OH-)=
=
=1
10-3mol/L,所以c(Cd2+)=
=
2.0×10-10mol/L。
因此,本题正确答案是:b ;2.0×10-10mol/L。
【题目】现有三个反应:
反应① Fe(s)+H2O(g)
FeO(s)+H2(g) △H1 平衡常数为K1
反应② CO(g)+H2O(g)
H2(g)+CO2(g) △H2 平衡常数为K2
反应③ Fe(s)+CO2 (g)
FeO(s)+CO(g) △H3 平衡常数为K3
在不同温度下,部分K1、K2的值如下:
T/℃ | 700 | 800 |
K1 | 2.38 | 2.56 |
K2 | 0.80 |
(1)K1的表达式为________;根据反应①、②、③推导出K1、K2、K3的关系式K3=______。
(2)要使反应①在一定条件下建立的平衡右移,可采取的措施有_________。(填字母)
A.缩小容器体积 B.降低温度 C.升高温度
D.使用合适的催化剂 E.设法减少H2的量 F.设法减少FeO的量
(3)800℃时,向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO和H2O维持恒温,发生反应②,反应过程中测定的部分数据见下表:
反应时间/min | 0 | 2 | 4 | 6 |
n(CO)/mol | 1.20 | 0.90 | 0.80 | |
n(H2O)/ mol | 0.60 | 0.20 |
①反应在2 min内的平均速率为v(H2O)=________________;
②800℃时,K2的值为_______________;
③保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20 mol H2O,与原平衡相比,达到新平衡时CO转化率_______________(填“增大”或“减小”或“不变”)。
(4)由以上信息推断反应③正反应方向为________(填“放热”或“吸热”)反应。