Question

【题目】利用湿法炼锌产生的铜镉渣生产金属镉的流程如下：

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+）＝________________

Answer 1

【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-)===110-3mol/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-)===110-3mol/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。