Question

金属镉广泛用于合金制造及电池生产等，一种用铜镉废渣（含Cd、Zn、Cu、Fe及Co等单质）制取海绵镉的工艺流程如下：

（1）步骤Ⅰ进行破碎和粉磨的目的是_________。

（2）步骤Ⅱ需隔绝O₂的原因________（用文字和方程式说明）。

（3）步骤Ⅲ中除铁发生的离子反方程式为______。

（4）步骤Ⅳ调节pH适宜的试剂是_______，应调整的范围为________。（已知部分氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表）

氢氧化物	Fe(OH)3	Cd(OH)2	Zn(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	7.2	5.9
沉淀完全的pH	3.3	9.9	8.9

（5）步骤Ⅴ发生的反应为Zn+Co²⁺=Zn²⁺+Co，（已知Sb的金属活动性介于Cu和Ag之间），加入少量锑盐能加快反应的进行，其原因是___________；

（6）用石墨作阳极，纯锌作阴极电解ZnSO₄溶液可得高纯锌，电解时总反应的离子方程式为______；电解后的残液返回到步骤_______（填流程中数字）。

Answer

提高原料浸取率和浸取时反应速率 防止发生2Cu+4H++O2 =2Cu2++2H2O，导致铜被浸出 3Fe2++MnO4－+4H+=MnO2↓+3Fe3++4H2O ZnO或Zn(OH)2 3.3～5.9 形成微电池，Zn作负极，Co2+加快在锑正极表面得到电子析出 2Zn2++2H2O 2Zn↓ + O2↑+4H+ Ⅱ

【解析】试题分析：（1）破碎和粉磨能增大接触面积，提高原料浸取率和浸取时反应速率。

（2）步骤Ⅱ需隔绝O2的原因，防止氧气把铜氧化为硫酸铜。

（3）步骤Ⅲ中高锰酸钾把Fe2+氧化为Fe3+。

（4）为不引入新杂质，步骤Ⅳ调节pH适宜的试剂是锌的氧化物，根据氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH选择调整的PH范围。

（5）加入少量锑盐，锌置换出锑，构成原电池能加快反应速率；

（6）用石墨作阳极，纯锌作阴极电解ZnSO4溶液，阳极氢氧根离子失电子生成氧气，阴极锌离子得电子生成单质锌。

解析：（1）步骤Ⅰ进行破碎和粉磨目的是增大接触面积，提高原料浸取率和浸取时反应速率。

（2）为防止2Cu+4H++O2 =2Cu2++2H2O发生，导致铜被浸出，所以步骤Ⅱ需隔绝O2。

（3）步骤Ⅲ中高锰酸钾把Fe2+氧化为Fe3+，反应离子方程式3Fe2++MnO4－+4H+=MnO2↓+3Fe3++4H2O 。

（4）为不引入新杂质，步骤Ⅳ调节pH适宜的试剂是锌的氧化物，如ZnO或Zn(OH)2，根据氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH，只能让Fe3+完全沉淀，选择调整的PH范围是3.3～5.9。

（5）加入少量锑盐，锌置换出锑，构成锌锑原电池，使Zn+Co2+=Zn2++Co反应速率加快；

（6）用石墨作阳极，纯锌作阴极电解ZnSO4溶液，阳极氢氧根离子失电子生成氧气，阴极锌离子得电子生成单质锌，总反应是2Zn2++2H2O 2Zn↓ + O2↑+4H+ ，电解过程生成硫酸，所以电解后的残液返回到步骤Ⅱ重复使用。

点睛：用石墨作阳极，纯锌作阴极电解ZnSO4溶液可得高纯锌，阴极反应反应式为 、阳极反应为 。