Question

【題目】溴酸鎘[Cd(BrO3)2]常用于生產顏料和熒光粉。以鎘鐵礦(成分為CdO2、Fe2O3、FeO及少量的Al2O3和SiO2)為原料制備[Cd(BrO3)2]的流程如下:

已知：Cd(SO4)2溶于水。

(1)Cd(BrO3)2中Cd的化合價為__________

(2)酸浸時，為了提高鎘的浸取率可以采取的指施有__________(寫出兩種即可)。

(3)還原鎘時,產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，其發(fā)生反應的離于方程式為__________

(4)用H2O2溶液氧化時,氧化劑與還原劑的物質的量之比為__________

(5)已知幾種金屬離子的氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如下表,調pH時，應調整的pH范為____,濾渣2的主要成分為_____(填化學式)。

(6)實際工業(yè)生產中,有時還采用陽離子交換樹脂法來測定沉鎘后溶液中Cd2+的含量,其原理是: Cd2++2NaR=2Na++CdR2，其中NaR為陽離子交換樹脂。常溫下，將沉鎘后的溶液(此時溶液pH=6)經過陽離子交換樹脂后，測得溶液中的Na+比交換前增加了0.046g/L，則該條件下Cd(OH)2的Ksp值為____

(7)已知鎘鐵礦中CdO2的含量為72%，整個流程中鎘元素的損耗率為8%，則2t該鎘鐵礦可制得Cd(BrO3)2(相對分子質量為368)_____Kg。

Answer 1

【答案】+2 將礦石粉碎、適當升高浸取時的溫度、延長浸取的時間、增大浸取液的濃度、充分攪拌等 3Cd4++CH3OH+H2O=3Cd2++CO2↑+6H+ 1:2 5. 0≤pH<7.4 Fe(OH)3和Al(OH)3 10-19 3385.6

【解析】

用稀硫酸溶解鎘鐵礦(成分為CdO2、Fe2O3、FeO及少量的Al2O3和SiO2)，其中SiO2不溶于水和酸，通過過濾除去，即濾渣1為SiO2；濾液中主要含有Fe2+、Fe3+、Al3+及Cd4+，加入CH3OH將Cd4+還原為Cd2+，然后加入H2O2溶液，將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+，再調節(jié)溶液pH使溶液中的Al3+、Fe3+完全轉化為Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，過濾除去不溶物，向含有CdSO4的濾液中加入K2CO3生成CdCO3沉淀，再過濾將沉淀溶于HBrO3，最后將溶液蒸發(fā)結晶即可得到溴酸鎘[Cd(BrO3)2]，據(jù)此分析解答（1）~（5）。

(6)將沉鎘后的溶液pH=6，則c(OH-)=1×10-8mol/L，經過陽離子交換樹脂后，測得溶液中的Na+比交換前增加了0.046g/L，即Na+濃度增加了=0.002mol/L，根據(jù)Cd2++2NaR=2Na++CdR2，可知原溶液中c(Cd2+)=0.001mol/L，再計算Cd(OH)2的Ksp；

(7) 2t該鎘鐵礦中CdO2的質量為2×106g×72%=1.44×106g，其物質的量為=0.01×106mol，再根據(jù)整個流程中鎘元素的損耗率為8%，并結合原子守恒計算Cd(BrO3)2的質量。

(1)在Cd(BrO3)2中Br元素為+5價，O元素為-2價，根據(jù)正負化合價代數(shù)和為0，可知Cd的化合價為+2；

(2)固體溶解于稀硫酸時，采取增大稀硫酸的濃度、將固體粉碎、用玻璃棒攪拌或適當加熱等措施，可提高鎘的浸取率；

(3) CH3OH將Cd4+還原為Cd2+時，產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，此氣體為CO2，結合守恒法，可知發(fā)生反應的離于方程式為3Cd4++CH3OH+H2O=3Cd2++CO2↑+6H+；

(4)用H2O2溶液將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+時，發(fā)生反應的離子方程式為2Fe2++ H2O2+2H+= 2Fe3++H2O，則氧化劑H2O2與還原劑Fe2+的物質的量之比為1:2；

(5) Fe3+完全轉化為Fe(OH)3沉淀時的pH為2.8，Al3 +完全轉化為Al(OH)3沉淀時的pH為5.0，Cd2+開始轉化為Cd(OH)2沉淀時的pH為7.4，則調節(jié)溶液的pH范圍為5. 0≤pH<7.4，此時獲得Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，即過濾的濾渣2為Al(OH)3、Fe(OH)3；

(6)將沉鎘后的溶液pH=6，則c(OH-)=1×10-8mol/L，經過陽離子交換樹脂后，測得溶液中的Na+比交換前增加了0.046g/L，即Na+濃度增加了=0.002mol/L，根據(jù)Cd2++2NaR=2Na++CdR2，可知原溶液中c(Cd2+)=0.001mol/L，則Cd(OH)2的Ksp= c(Cd2+)×c2 (OH-)=1×10-19；

(7) 2t該鎘鐵礦中CdO2的質量為2×106g×72%=1.44×106g，其物質的量為=0.01×106mol，整個流程中鎘元素的損耗率為8%，根據(jù)原子守恒可知獲得Cd(BrO3)2的物質的量為0.01×106mol×（1-8%）=9.2×103mol，其質量為9.2×103mol×368g/mol=3.3856×106g=3385.6Kg。