Question

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)3	Fe(OH)2	Cd(OH)2	Mn(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5	7.2	8.2
沉淀完全的pH	3.3	9.9	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等形成微电池产生合金CoSb。该微电池的正极反应式为___________。

（3）除铁的过程分两步进行，①加入适量KMnO₄，发生反应的离子方程式为___________，②加入ZnO控制反应液的pH范围为___________。

（4）除铁过程第①步，若加入KMnO₄时条件控制不当，MnO₂会继续反应，造成的结果是______，若加入的KMnO₄不足量，则待电解溶液中有Fe元素残余。请设计实验方案加以验证__________。

（5）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__________。

（6）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

增大硫酸的浓度（或将铜镉渣研成粉末） Co+H2SO4=CoSO4+H2↑ Sb2O3+2Co2++6H++10e-=2CoSb+3H2O 3Fe2++MnO4-+4H+=3Fe3++MnO2+2H2O 3.3～7.2 还原产物Mn2+，进入电解液中，引入杂质 取样，向其中滴加H2O2后再滴入KSCN溶液，若溶液变红（或向其中滴加K3[Fe(CN)6）]溶液，若产生蓝色沉淀），则待电解液中含有Fe元素 H2SO4（或硫酸） b 2.0×10-10mol/L

【解析】本题分析：本题主要考查溶液中的离子反应。

（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增大硫酸的浓度（或将铜镉渣研成粉末）等。浸出钴的化学方程式为Co+H2SO4=CoSO4+H2↑。

（2）该微电池的正极反应式为Sb2O3+2Co2++6H++10e-=2CoSb+3H2O。

（3）除铁的过程分两步进行，①加入适量KMnO4，将Fe2+氧化为Fe3+ ，发生反应的离子方程式为3Fe2++MnO4-+4H+=3Fe3++MnO2+2H2O，②加入ZnO提高pH，将Fe3+转化为Fe(OH)3过滤除去，同时不能损失Cd2+，所以控制反应液的pH范围为3.3-7.2。

（4）若加入KMnO4时条件控制不当，MnO2会继续反应，造成的结果是还原产物Mn2+进入电解液中，引入杂质，若加入的KMnO4不足量，则待电解溶液中有Fe元残余。验证方法：取样，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。

（5）阳极产生硫酸，所以电解废液中可循环利用的溶质是硫酸。

（6）因为Ksp(CdS)最小，所以沉淀Cd2+效果最佳的试剂是b。

c(OH-)== mol/L=1×10-3mol/L，c(Cd2+)==2.0×10-10mol/L。