Question

3．炼锌厂产生的工业废渣-锌渣（除了含Zn外，还含有Fe、Al、Cd和SiO₂等杂质），利用锌渣制取并回收ZnSO₄•7H₂O和金属镉是一个有益的尝试，其流程如下：

已知：Fe³⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Fe²⁺以氢氧化物完全沉淀时的pH分别为：3.2，4.7，6.5，9.4，9.7；锌的金属活动性比镉强．
试回答下列问题：
（1）“浸出”时用到的“试剂X”为硫酸溶液（填名称）．
（2）写出“氧化”过程的离子方程式2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）“调pH”过程可以选用BD．（从以下选项选择，填序号）
A．H₂SO₄          B．ZnO          C．NaOH          D．ZnCO₃
“滤渣2”的主要成分是Fe（OH）₃和Al（OH）₃（填化学式，下同）．
（4）“试剂Y”是Zn；写出除去Cd²⁺的化学方程式Zn+CdSO₄=ZnSO₄+Cd．
（5）“操作1”的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤；在“操作1”时，必须采取的实验措施是保持溶液一定的酸度．

Answer 1

分析 炼锌厂产生的工业废渣-锌渣（除了含Zn外，还含有Fe、Al、Cd和SiO₂等杂质），加入试剂X为硫酸酸溶浸出，过滤得到滤渣1，得到溶液中加入过氧化氢用来氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子、铝离子沉淀，过滤得到滤渣2和滤液，滤液中加入试剂Y为锌，置换反应除去铬过滤得到滤渣3为铬，得到硫酸锌溶液，通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥得到粗产品，
（1）根据Zn、Fe、Al、Cd、SiO₂中，只有二氧化硅不能和硫酸反应，可以用硫酸将之溶解；
（2）双氧水是绿色氧化剂，能将亚铁离子氧化为三价铁离子；
（3）“调pH”过程不能引入杂质离子，据此来选择试剂，该试剂可以将三价铁和铝离子沉淀下来；
（4）金属Cd的活泼性比金属锌差，可以用金属锌能来置换金属铬，为将金属铬全部置换往往加入过量的金属锌；
（5）从硫酸锌溶液中获得纯净的硫酸锌的晶体的方法是加热浓缩、蒸发结晶、过滤洗涤，但是一定要防止金属阳离子的水解．

解答 解：（1）Zn、Fe、Al、Cd、SiO₂中，只有二氧化硅不能和硫酸反应，可以用硫酸将之溶解，过滤，先获得二氧化硅，
故答案为：硫酸溶液；  
（2）为了将杂质离子铝离子以及三价铁离子沉淀下来，结合离子沉淀的条件，首先要将亚铁离子氧化为三价铁离子，然后再将之形成沉淀，反应实质是：2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）“调pH”过程能使得溶液的碱性增强，同时不能引入杂质离子，据此能选择试剂氧化锌、碳酸锌，该试剂可以将三价铁和铝离子沉淀下来，形成Fe（OH）₃、Al（OH）₃，
故答案为：BD；Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（4）金属Cd的活泼性比金属锌差，可以用金属锌能来置换金属铬，为将金属铬全部置换往往加入过量的金属锌，所以“试剂Y”是金属锌，“滤渣3”的成分为剩余的金属锌和置换出的金属铬，除去Cd²⁺的化学方程式为：Zn+CdSO₄=ZnSO₄+Cd，
故答案为：Zn；Zn+CdSO₄=ZnSO₄+Cd；
（5）从硫酸锌溶液中获得纯净的硫酸锌的晶体的方法是加热浓缩、蒸发结晶、过滤洗涤，但是要注意保持溶液一定的酸度，防止金属阳离子的水解，
故答案为：蒸发浓缩、蒸发结晶、过滤洗涤；保持溶液一定的酸度．

点评 本题是一道综合知识题目，考查的范围较广，主要是物质的分离提纯、金属回收、离子性质等知识的应用，题目难度中等．