Question

对炼锌厂的铜镉废渣中各元素进行分离，能减少环境污染，同时制得食品锌强化剂的原料ZnSO₄·7H₂O实现资源的再利用。其流程图如下。

[相关资料]

①铜镉废渣中含有铜、锌、镉、铁、砷等元素，其含量依次减少。

②FeAsO₄难溶于水；ZnSO₄·7H₂O易溶于水，难溶于酒精。

③Zn(OH)₂属于两性氢氧化物。

④滤液I中有Fe^2＋、Zn^2＋、Cu^2＋、Cd^2＋和少量的AsO。

⑤有关离子沉淀完全的pH

金属离子	Fe^3＋	Zn^2＋	Mn^2＋	Cu^2＋	Cd^2＋
沉淀完全pH	3.2	8.0	9.8	6.4	9.4

请回答下列问题：

（1）提高铜镉废渣浸出率可以采用的方法是（写出其中一点即可）____；

（2）向滤液I中逐滴滴人酸性KMnO₄溶液可与AsO发生反应生成FeAsO₄，写出该反应的离子方程式____；加入酸性KMnO₄溶液不能过量，判断该滴定终点的现象是____；滤渣Ⅱ中除了FeAsO₄外，还有____；

（3）制得的ZnSO₄·7H₂O需洗涤，洗涤晶体时应选用试剂为____；

（4）上述流程除了实现对这些元素进行提取分离能减少环境污染，同时制得ZnSO₄·7H₂O实现资源的再利用，还可以得到副产物___

（5）回收所得的Cd可用于制造镍镉碱性二次电池，电池的工作时，正极NiO(OH)转化为Ni(OH)₂，则充电时电池的正极反应式为____；

（6）若a克铜镉废渣含有b molFe元素，加入了c mol KMnO₄,则铜镉废渣中As元素的质量分数为____。（不考虑镉元素与KMnO₄的反应）

Answer

适当增大硫酸浓度 或 升高溶液温度 或 搅拌 或 将铜镉渣研磨成小颗粒 等合理答案均可以 5Fe2+ + 5AsO + 3MnO +14H+ = 3Mn2+ + 5FeAsO4↓ + 7H2O 溶液恰好变为浅紫红色且半分钟内不恢复为原色 Fe(OH)3 乙醇 或 饱和硫酸锌溶液 K2SO4 Ni(OH)2 – e—+ OH— = NiO(OH) + H2O 75(5c－b)/2a

【解析】整个工艺流程目的是铜镉废渣中制得ZnSO4·7H2O，滤液I中有Fe2＋、Zn2＋、Cu2＋、Cd2＋和少量的As，加入高锰酸钾，将Fe2＋氧化成Fe3＋，再调节pH至4，将其沉淀，滤液II中就剩下Zn2＋、Cu2＋、Cd2＋，再加入过量KOH，由于Zn(OH)2属于两性氢氧化物，滤液III中就剩下ZnO22-，再加入硫酸，最终制得ZnSO4·7H2O。

（1）提高铜镉废渣浸出率可以采用的方法是：适当增大硫酸浓度或升高溶液温度或搅拌 或将铜镉渣研磨成小颗粒等；

（2）酸性KMnO4溶液可与AsO发生反应生成FeAsO4，KMnO4将Fe2＋氧化成Fe3＋，将AsO氧化成AsO43-，根据化合价升价相等，该反应的离子方程式为：5Fe2+ + 5AsO + 3MnO +14H+ = 3Mn2+ + 5FeAsO4↓ + 7H2O，加入酸性KMnO4溶液不能过量，判断该滴定终点的现象是溶液恰好变为浅紫红色且半分钟内不恢复为原色，滤渣Ⅱ中除了FeAsO4外，还有Fe(OH)3；

（3）制得的ZnSO4·7H2O需洗涤，洗去残留的其它离子，但不能用水洗，ZnSO4·7H2O易溶于水，难溶于酒精，所以用酒精洗涤或饱和的硫酸锌溶液；

（4）上述流程最后一步向K2ZnO2溶液中加硫酸同时制得ZnSO4·7H2O，还可以得到副产物K2SO4；

（5）回收所得的Cd可用于制造镍镉碱性二次电池，电池的工作时，正极NiO(OH)转化为Ni(OH)2，则充电时电池的正极反应为Ni(OH)2失电子转化为NiO(OH) ，故电极反应为：Ni(OH)2 – e—+ OH— = NiO(OH) + H2O；

（6）KMnO4发生了两个反应：

5Fe2+ + 5As + 3Mn +14H+ = 3Mn2+ + 5FeAsO4↓

5 5 3

x mol x mol 0.6 x mol

MnO4- + 5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O

5

0.2（b-x）mol （b-x）mol

x+0.2（b-x）=c

x= 所以n（As）= m（As）=

故As元素的质量分数为：。