實(shí)驗(yàn)室研究從煉銅煙灰(主要成分為CuO、Cu2O、ZnO、PbO及其硫酸鹽)中分別回收銅、鋅、鉛元素的流程如圖。
(1)酸浸過程中,金屬元素均由氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽,其中生成CuSO4的化學(xué)方程式為:CuO+H2SO4═CuSO4+H2O、
2Cu2O+O2+4H2SO4=4CuSO4+4H2O
2Cu2O+O2+4H2SO4=4CuSO4+4H2O
。
(2)置換過程中,鐵屑完全消耗后,銅的產(chǎn)率隨時(shí)間延長而下降,其可能原因?yàn)?鐵屑消耗后,隨時(shí)間延長,生成的Fe2+被空氣氧化為Fe3+;Fe3+與置換出的Cu反應(yīng),降低了Cu的產(chǎn)率
鐵屑消耗后,隨時(shí)間延長,生成的Fe2+被空氣氧化為Fe3+;Fe3+與置換出的Cu反應(yīng),降低了Cu的產(chǎn)率
。
(3)已知,25℃時(shí),Ksp(PbSO4)=2.5×10-8;PbSO4+2Cl?PbCl2+。一定條件下,在不同濃度的NaCl溶液中,溫度對鉛浸出率的影響、PbCl2的溶解度曲線分別如圖1、圖2所示。
浸出后溶液循環(huán)浸取并析出PbCl2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示。
參數(shù) |
循環(huán)次數(shù) |
0 |
1 |
2 |
3 |
結(jié)晶產(chǎn)品中PbCl2純度/% |
99.9 |
99.3 |
98.7 |
94.3 |
①為提高原料NaCl溶液利用率,請補(bǔ)充完整利用酸浸渣制備化學(xué)純(純度≥98.5%)PbCl
2晶體的實(shí)驗(yàn)方案:取一定質(zhì)量的酸浸渣,
加入一定量5mol?L-1NaCl溶液,在90℃條件下攪拌使其充分反應(yīng),一段時(shí)間后趁熱過濾;將濾液冷卻至室溫結(jié)晶,過濾;向?yàn)V液中補(bǔ)充適量NaCl固體,循環(huán)浸取酸浸渣2次
加入一定量5mol?L-1NaCl溶液,在90℃條件下攪拌使其充分反應(yīng),一段時(shí)間后趁熱過濾;將濾液冷卻至室溫結(jié)晶,過濾;向?yàn)V液中補(bǔ)充適量NaCl固體,循環(huán)浸取酸浸渣2次
,將所得晶體洗滌、干燥。(可選用的試劑:5mol?L
-1NaCl溶液,1mol?L
-1NaCl溶液,NaCl固體)
②循環(huán)一定次數(shù)后的溶液中加入適量CaCl
2溶液,過濾并加水稀釋至其中NaCl濃度為1mol?L
-1的目的是
加入Ca
2+,將
轉(zhuǎn)化為CaSO
4沉淀,避免影響后續(xù)析出PbCl
2的純度,而加水稀釋NaCl濃度至1mol?L
-1,使溶液中的PbCl
2充分析出
加入Ca
2+,將
轉(zhuǎn)化為CaSO
4沉淀,避免影響后續(xù)析出PbCl
2的純度,而加水稀釋NaCl濃度至1mol?L
-1,使溶液中的PbCl
2充分析出
。
(4)ZnSO
4?7H
2O產(chǎn)品的純度可用配位滴定法測定。準(zhǔn)確稱取一定量的ZnSO
4?7H
2O晶體加入250mL的錐形瓶中,加水約20mL。再加入2~3滴5%的二甲酚橙作指示劑、約5mL六亞甲基四胺緩沖溶液,搖勻。用已標(biāo)定的0.0160mol/LEDTA溶液滴定,滴定至溶液由紅紫色變成亮黃色,即為終點(diǎn)(ZnSO
4?7H
2O與EDTA按物質(zhì)的量之比1:1反應(yīng))。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表:
m(ZnSO4?7H2O)/g |
起始滴定管讀數(shù)/mL |
終點(diǎn)滴定管讀數(shù)/mL |
0.1692 |
0.20 |
26.50 |
ZnSO
4?7H
2O產(chǎn)品的純度為
71%
71%
(保留2位有效數(shù)字)。
【答案】2Cu
2O+O
2+4H
2SO
4=4CuSO
4+4H
2O;鐵屑消耗后,隨時(shí)間延長,生成的Fe
2+被空氣氧化為Fe
3+;Fe
3+與置換出的Cu反應(yīng),降低了Cu的產(chǎn)率;加入一定量5mol?L
-1NaCl溶液,在90℃條件下攪拌使其充分反應(yīng),一段時(shí)間后趁熱過濾;將濾液冷卻至室溫結(jié)晶,過濾;向?yàn)V液中補(bǔ)充適量NaCl固體,循環(huán)浸取酸浸渣2次;加入Ca
2+,將
轉(zhuǎn)化為CaSO
4沉淀,避免影響后續(xù)析出PbCl
2的純度,而加水稀釋NaCl濃度至1mol?L
-1,使溶液中的PbCl
2充分析出;71%