Question

溴酸镉[Cd(BrO₃)₂]常用做分析试剂、生产荧光粉等。以镉铁矿(成分为 CdO₂、Fe₂O₃、FeO 及少量的Al₂O₃ 和SiO₂)为原料制备[Cd(BrO₃)₂]的工艺流程如下：

已知 Cd(SO₄)₂ 溶于水，回答下列问题：

(1)为提高镉的浸取率，酸浸时可采取的措施有 ____________(任写两种即可)。

(2)还原镉时，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，发生的离子反应方程式为 ________。

(3)加入H₂O₂ 溶液的目的是_________。

(4)滤渣2 的主要成分为_______________ (填化学式)；为检验滤液中是否含有 Fe³⁺离子，可选用的化学试剂是__________________ 。

(5)实际工业生产中，有时还采用阳离子交换树脂法来测定沉镉后溶液中 Cd²⁺的含量， 其原理是：Cd²⁺+ 2NaR=2Na⁺+ CdR₂ ，其中 NaR 为阳离子交换树脂。常温下，将沉镉后的溶液(此时溶液 pH＝6)经过阳离子交换树脂后，测得溶液中的 Na⁺比交换前增加了 0.0552 g/L，则该条件下Cd(OH)₂ 的 Ksp 值 为___________。

(6)已知镉铁矿中 CdO₂ 的含量为 72 %，整个流程中镉元素的损耗率为 10 %，则 2t 该镉铁矿可制得 Cd(BrO₃)₂(摩尔质量为 368 g/mol)质量为 ________kg。

Answer

增大稀硫酸浓度、将固体粉碎、用玻璃棒搅拌或适当加热等措施（写出两种即可） 3Cd4++CH3OH+H2O=3Cd2++CO2↑+6H+ 将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+ Al(OH)3、Fe(OH)3 KSCN 1.210-19 3312

【解析】

用稀硫酸溶解镉铁矿，其中SiO2不溶于水和酸，通过过滤出去，即滤渣1为SiO2；滤液中主要含有Fe2+、Fe3+、Al3+和Cd4+，加入CH3OH将Cd4+还原为Cd2+，然后加入H2O2溶液，将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，再调节溶液pH使溶液中的Al3+和Fe3+完全转化为Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，过滤除去不溶物（滤渣2），向含有CdSO4的滤液中加入K2CO3生成CdCO3沉淀，再过滤将沉淀溶于HBrO3，最后将溶液蒸发结晶即可得到溴酸镉，据此分析。

（1）固体溶解于稀硫酸时，采取增大稀硫酸浓度、将固体粉碎、用玻璃棒搅拌或适当加热等措施，可提高镉的浸出率；

（2）CH3OH将Cd4+还原为Cd2+时，产生是澄清石灰水变浑浊的气体，此气体为CO2，结合守恒法，可知反应的离子方程式为3Cd4++CH3OH+H2O=3Cd2++CO2↑+6H+；

（3）加入H2O2溶液的目的是将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；

（4）滤渣2的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3；为检验滤液中是否含有 Fe3+离子，可选用的化学试剂是KSCN；

（5）沉淀后的溶液pH=6，则c(OH-)=10-8mol/L，经阳离子交换树脂后，测得溶液中Na+比交换前增加了0.0552g/L，即Na+浓度增加了=0.0024mol/L，根据Cd2++2NaR=2Na++CdR2，可知原溶液中c(Cd2+)=0.0012mol/L，则Cd(OH)2的Ksp=c(Cd2+)c2(OH-)=1.210-19；

（6）2t该矿石中CdO2的质量为2106g72%=1.44106g，其物质的量为=1104mol，整个流程中镉元素的损耗率为10%，根据原子守恒可知Cd(BrO3)2的物质的量为104mol(1-10%)=9103mol，其质量为9103mol368g/mol=3312000g=3312kg。