Question

【題目】氨法溶浸氧化鋅煙灰制取高純鋅的工藝流程如下圖所示。溶浸后氧化鋅煙灰中鋅、銅、鎘、砷元素分別以Zn(NH3)42+、Cu(NH3) 42+、Cd(NH3)42+、AsCl52-的形式存在。

請回答下列問題：

（1）當NH4Cl、NH3·.H2O的混合溶液中存在c(NH4+)=c(Cl-)時，溶液呈___(填“酸”、“堿”或“中”)性。

（2）Zn(NH3)42+中Zn的化合價為____，“溶浸”中ZnO發(fā)生反應的離子方程式為____。

（3）一定時間內(nèi)，鋅浸出率與溫度的關(guān)系如圖所示，分析30℃時鋅浸出率最高的原因為_____。

（4）實驗室實現(xiàn)操作II”所用的玻璃儀器有___，玻璃棒和燒杯等 “濾渣3”的主要成分為__。

（5）“電解”時Zn(NH3)42+在陰極放電的電極反應式為_____。電解后的電解液經(jīng)補充__(寫一種物質(zhì)的化學式)后可返回“溶浸”工序繼續(xù)使用。

Answer 1

【答案】中性 +2 ZnO+2NH3H2O+2NH4+=Zn(NH3)42++3H2O 低于30℃時，浸出反應速度隨溫度的升高而增大；超過30℃，氨氣逸出導致浸出反應速度下降 漏斗 Cu、Cd Zn(NH3)4 2++2e-=Zn+4NH3↑或Zn(NH3)42++2e -+4H2O=Zn+4NH3H2O NH3 (或NH3H2O)

【解析】

由流程可知，氧化鋅煙灰加入氨水、氯化銨進行溶浸，溶浸后氧化鋅煙灰中鋅、銅、鎘、砷元素分別以Zn(NH3)42+、Cu(NH3) 42+、Cd(NH3)42+、AsCl52-的形式存在，濾渣1為Pb，加入過氧化氫，AsCl52-轉(zhuǎn)化為As2O5除去，過濾后加入鋅粉還原，可除去Cu等，濾液主要含有Zn(NH3)42+，電解可生成高純度鋅，以此解答該題。

(1)在該溶液中存在電荷守恒：c(H+)+c(NH4+)=c(Cl-)+c(OH-)，由于c(NH4+)=c(Cl-)，所以c(H+)= c(OH-)，因此溶液顯中性；

(2)在Zn(NH3)42+中由于N為-3價，H為+1價，該離子帶有2個單位的正電荷，所以Zn的化合價為+2價，氧化鋅煙灰加入氨水、氯化銨進行溶浸， ZnO發(fā)生反應產(chǎn)生Zn（NH3)42+及H2O，發(fā)生反應的離子方程式為ZnO+2NH3H2O+2NH4+=Zn(NH3)42++3H2O。

(3)在低于30℃時，升高溫度，化學反應速率加快，更多的ZnO反應產(chǎn)生Zn(NH3)42+，鋅浸出率增大，但溫度過高，氨水會分解，產(chǎn)生的氨氣揮發(fā)逸出，導致反應速率降低，鋅的浸出率降低；

(4)“氧化除雜”中，AsCl52-轉(zhuǎn)化為As2O5除去，經(jīng)過過濾將As2O5過濾除去，所以操作II使用的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒和燒杯等；經(jīng)過濾得到的濾液中含有Zn(NH3)42+、Cu(NH3) 42+、Cd(NH3)42+，向其中加入Zn，反應后會反應產(chǎn)生Cu、Cd，所以“濾渣3”的主要成分為Cu、Cd；

(5)“電解”時Zn(NH3)42+在陰極放電，發(fā)生還原反應生成鋅，電極反應式為Zn(NH3)42++2e-=Zn+4NH3，也可以寫為Zn(NH3)42++2e -+4H2O=Zn+4NH3H2O；反應產(chǎn)生的NH3或NH3H2O可以再用于溶解氧化鋅煙灰，因此可以循環(huán)利用的物質(zhì)是NH3 (或NH3H2O)。