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【题目】一种以冷热镀管废料锌灰制ZnSO4·7H2O晶体,进而获取ZnO,并探索氢电极增压还原氧化锌电解法制锌的方法,工艺流程如图所示:

已知:①锌灰的主要成分为ZnOZnCl2,还含有SiO2CuOPbOFeO

Cu++Cl-=CuCl↓

回答下列问题:

1)滤渣1的主要成分为SiO2__

2)酸浸时,若硫酸浓度过高,可能发生副反应的化学方程式为__

3)写出沉铜时的离子方程式__

4)在pH5.6的条件下氧化后,再加入聚丙烯酰胺絮凝剂并加热搅拌,其目的是__

5)氢电极增压还原氧化锌的装置如图所示,储罐内ZnO溶解后形成Zn(OH)离子,每溶解1molZnO需消耗__molKOH。电解池中的总反应离子方程式为:__

6)该工艺废水中含有Zn2+,排放前需处理。向废水中加入CH3COOHCH3COONa组成的缓冲溶液调节pH,通入H2S发生反应:Zn2++H2SZnS(s)+2H+。处理后的废水中部分微粒子浓度为:

处理后的废水的pH=__c(Zn2+)=__

(已知:Ksp(ZnS)=1.0×10-23Ka1(H2S)=1.0×10-7Ka2(H2S)=1.0×10-14Ka(CH3COOH)=2.0×10-5

【答案】PbSO4 2FeO+4H2SO4()=Fe2(SO4)2+SO2↑+4H2O Zn+2Cu2++2Cl-=2CuCl↓+Zn2+ 促使Fe(OH)3胶体聚沉,有利于过滤分离 2 H2+Zn(OH)42-2H2O+Zn+2OH- 5 1×10-11mol·L-1

【解析】

锌灰(主要成分是ZnOZnCl2,还含有SiO2CuOPbOFeO)用硫酸酸浸,其中PbO转化成PbSO4沉淀,SiO2不溶于酸或水,则过滤得到的滤渣1主要为PbSO4SiO2;滤液含有ZnSO4FeSO4CuSO4H2SO4,向滤液中加入Zn粉,将Cu2+还原利用生成CuCl沉淀达到沉铜的目的,继续向溶液中加入双氧水将Fe2+氧化成Fe3+,再加入ZnO调节溶液pH,将Fe3+转化成氢氧化铁沉淀并过滤除去,将滤液蒸发、浓缩并冷却结晶,过滤得到ZnSO47H2O,滤液加入氢氧化钠溶液可生成氢氧化锌,加热分解生成氧化锌,最后电解生成Zn,以此解答该题。

(1)分析知,滤渣1的主要成分为SiO2PbSO4

(2)浓硫酸有强氧化性,酸浸时,如使用硫酸浓度过高,在溶解时会氧化FeO生成Fe3+,同时生成SO2,污染环境,发生反应的化学方程式为2FeO+4H2SO4()=Fe2(SO4)2+SO2↑+4H2O

(3)“沉铜时加入Zn粉,将Cu2+还原利用生成CuCl沉淀,发生反应的离子方程式为Zn+2Cu2++2Cl-=2CuCl↓+Zn2+

(4)pH5.6的条件下氧化后,生成的Fe3+水解生成氢氧化铁胶体,继续加入聚丙烯酰胺絮凝剂并加热搅拌,可促使Fe(OH)3胶体聚沉,有利于过滤分离;

(5)储罐内ZnO溶解后形成Zn(OH)离子,发生的离子反应2OHZnOH2OZn(OH),则每溶解1molZnO,需消耗2molKOH;电解池阳极上的H2在碱性条件下失电子氧化生成H2O,电极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O,阴极上Zn(OH)离子得电子还原生成Zn,电极反应式为Zn(OH)+2e-=Zn+4OH-,则电解池中的总反应离子方程式为H2+Zn(OH)42-2H2O+Zn+2OH-

(6)已知Ka(CH3COOH)===2.0×10-5,则c(H+)=1×10-5mol/L,此时溶液pH=5Ka2(H2S)×Ka1(H2S)==1.0×10-7×1.0×10-14,其中c(H+)=1×10-5mol/Lc(H2S)=0.10mol/L,则c(S2-)=1.0×10-12 mol/L,此时Ksp(ZnS)=1.0×10-23=c(Zn2+)×c(S2-),则c(Zn2+)=1×10-11mol·L-1

练习册系列答案
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2E中出现______________的现象。

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_________________________________;②_________________________________

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