Question

铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质。湿法炼锌产生的铜镉渣用于生产金属镉的工艺流程如图：

表中列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1mol·L^-1)

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cd(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5	7.2
沉淀完全的pH	3.3	9.9	9.5

（1）酸浸时粉碎铜镉渣的目的是___。

（2）操作Ⅰ产生的滤渣主要成分为__(填化学式)。

（3）①操作Ⅲ中先加入适量H₂O₂，发生反应的离子方程式为__。

②再加入ZnO控制反应液的pH，pH范围为__，判断依据是__。

③若加入的H₂O₂不足，加入ZnO后所得的电解液中会含有Fe元素。请设计实验方案加以鉴别：__。

（4）处理含镉废水常用加入碳酸钙实现沉淀转化，该沉淀转化的反应方程式为___。除去工业废水中的Cd²⁺时，若反应达到平衡后溶液中c(Ca²⁺)=0.1mol·L^-1，溶液中c(Cd²⁺)=__mol·L^-1[已知25℃，K_sp(CdCO₃)=5.6×10^-12，K_sp(CaCO₃)=2.8×10^-9]。

Answer

增大与酸的接触面积，加快反应速率，提高原料的浸出率 Cu 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 3.3≤pH＜7.2 根据表格中的信息可知在3.3≤pH＜7.2时，能确保Fe3+沉淀完全，而Cd2+不会沉淀 取电解液少量于试管中，向其中滴加几滴KSCN溶液后再滴入H2O2溶液，若溶液变红（或向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀），则电解液中含有Fe元素 CaCO3(s)+Cd2+(aq)CdCO3(s)+Ca2+(aq) 2.0×10-4

【解析】

用湿法炼锌产生的铜镉渣生产金属镉的流程：铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉（Cd）、钴（Co）等单质，加入稀硫酸，铜不溶，操作I过滤，滤液含有Zn2＋、Fe2＋、Cd2＋、Zn2＋、Co2＋，向滤液加入锌，活化剂Sb2O3，锌粉会与Sb2O3等形成微电池产生合金CoSb除去钴，操作Ⅱ过滤，向除钴后的溶液中加入H2O2溶液氧化Fe2＋为Fe3＋，加入氧化锌调节pH使Fe3＋沉淀后经操作Ⅲ过滤除去，电解含有Zn2＋、Co2＋的溶液，可得镉单质。

（1）酸浸时粉碎铜镉渣的目的是是增大与酸的接触面积，加快反应速率，提高原料的浸出率，故答案为：增大与酸的接触面积，加快反应速率，提高原料的浸出率；

（2）铜与稀硫酸不反应，操作Ⅰ产生的滤渣主要成分为Cu，故答案为：Cu；

（3）①双氧水具有氧化性，能把亚铁离子氧化为铁离子，操作Ⅲ中先加入适量H2O2，发生反应的离子方程式为2Fe2＋+H2O2+2H＋=2Fe3＋+2H2O，故答案为：2Fe2＋+H2O2+2H＋=2Fe3＋+2H2O；

②再加入ZnO控制反应液的pH，根据表格中的信息可知在3.3≤pH＜7.2时，能确保Fe3＋沉淀完全，而Cd2＋不会沉淀，因此pH范围为3.3≤pH＜7.2，故答案为：3.3≤pH＜7.2；根据表格中的信息可知在3.3≤pH＜7.2时，能确保Fe3＋沉淀完全，而Cd2＋不会沉淀；

③若加入的H2O2不足，加入ZnO后所得的电解液中会含有Fe元素。待电解溶液中有亚铁离子残余，检验亚铁离子即可。方法为：取电解液少量于试管中，向其中滴加几滴KSCN溶液后再滴入H2O2溶液，若溶液变红（或向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀），则电解液中含有Fe元素，故答案为：取电解液少量于试管中，向其中滴加几滴KSCN溶液后再滴入H2O2溶液，若溶液变红（或向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀），则电解液中含有Fe元素；

（4）根据溶度积常数大小可知Ksp越小，溶解度越小，沉淀越完全。处理含镉废水常用加入碳酸钙实现沉淀转化，该沉淀转化的反应方程式为CaCO3(s)+Cd2+(aq)CdCO3(s)+Ca2+(aq)。除去工业废水中的Cd2+时，若反应达到平衡后溶液中c(Ca2+)=0.1mol·L-1，Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)×c(CO)=2.8×10-9，可知溶液中碳酸根浓度是2.8×10-8mol·L－1，再根据Ksp(CdCO3)=c(Cd2+)×c(CO)=5.6×10-12，可知c（Cd2＋）=2.0×10-4mol·L-1。故答案为：CaCO3(s)+Cd2+(aq)CdCO3(s)+Ca2+(aq)；2.0×10-4。