Question

【题目】以某冶炼厂排放的废酸(主要成分为盐酸,含Fe2+. Pb2+. Cu2+. H3AsO3等杂质)和锌渣(含ZnO、Zn及其他酸不溶物)为原料制备电池级ZnCl2溶液的工艺流程如下:

已知：Fe3+开始沉淀时pH为2.7，FeAsO4难溶于水。

回答下列问题

（1）H3AsO3(亚砷酸)中As元素的化合价是________。

（2）“浸出”时反应池应远离火源。原因是________。

（3）“一次净化”可以除去Fe、As元素,加入KClO3、FeCl3除去铁时发生反应的离子方程式为________________________，加入ZnO的目的是________________________，其余反应为KClO3+3H3AsO3 KCl+3H3AsO4 和FeCl3+H3AsO4FeAs04+3HCl,则滤渣A的成分是________，________。

（4）“产品”中的主要杂质是________,避免产生该杂质的改进方案是_______________________。

（5）锌聚苯胺电池具有价格便宜、重量轻等优点,在电动汽车行业应用前景广阔。负极使用的是高纯度锌片,以ZnCl2和NH4Cl为主要电解质。锌聚苯胺电池放电时,负极材料上的电极反应式为________________________。

Answer 1

【答案】 +3 反应池中锌与盐酸反应有H2生成 KClO3+6FeCl2+6HCl 6FeCl3+KCl+3H2O 调节溶液的pH以促进Fe3+发生水解生成氢氧化铁沉淀 FeAsO4 Fe(OH)3 KCl 用H2O2(或Cl2)代替KClO3 Zn-2e- Zn2+

【解析】试题分析：由题中信息可知，锌渣经废酸酸浸后其中的锌和氧化锌都溶于酸中， Cu2+被锌还原为单质，铜与其他不溶物形成滤渣，过滤；然后向滤液中加入氯酸钾和氯化铁除去滤液中的铁和砷，氯酸钾把废酸带入的Fe2+和H3AsO3分别氧化为Fe3+和H3AsO4，氯化铁与H3AsO4反应生成难溶于水的FeAsO4，加入氧化锌是为了调节溶液的pH以促进铁离子水解生成氢氧化铁沉淀。二次净化的目的是为了除去Pb2+等杂质。

（1）H3AsO3(亚砷酸)中As元素的化合价是+3。

（2）“浸出”时反应池应远离火源。原因是反应池中锌与盐酸反应，有易燃易爆的H2生成。

（3）“一次净化”可以除去Fe、As元素，加入KClO3、FeCl3除去铁时发生反应的离子方程式为KClO3+6FeCl2+6HCl 6FeCl3+KCl+3H2O，加入ZnO的目的是调节溶液的pH、促进Fe3+发生水解生成氢氧化铁沉淀，其余反应为KClO3+3H3AsO3 KCl+3H3AsO4 和FeCl3+H3AsO4FeAsO4+3HCl，因此，滤渣A的成分是FeAsO4和Fe(OH)3。

（4）“产品”中的主要杂质是氯酸钾的还原产物KCl。为了避免产生氯化钾这种杂质，可以用H2O2(或Cl2) 代替KClO3。

（5）锌聚苯胺电池负极使用的是高纯度锌片，以ZnCl2和NH4Cl为主要电解质。锌聚苯胺电池放电时，负极材料上的电极反应式为Zn-2e- Zn2+。