Question

【題目】以某冶煉廠排放的廢酸(主要成分為鹽酸,含Fe2+. Pb2+. Cu2+. H3AsO3等雜質)和鋅渣(含ZnO、Zn及其他酸不溶物)為原料制備電池級ZnCl2溶液的工藝流程如下:

已知：Fe3+開始沉淀時pH為2.7，FeAsO4難溶于水。

回答下列問題

（1）H3AsO3(亞砷酸)中As元素的化合價是________。

（2）“浸出”時反應池應遠離火源。原因是________。

（3）“一次凈化”可以除去Fe、As元素,加入KClO3、FeCl3除去鐵時發生反應的離子方程式為________________________，加入ZnO的目的是________________________，其余反應為KClO3+3H3AsO3 KCl+3H3AsO4 和FeCl3+H3AsO4FeAs04+3HCl,則濾渣A的成分是________，________。

（4）“產品”中的主要雜質是________,避免產生該雜質的改進方案是_______________________。

（5）鋅聚苯胺電池具有價格便宜、重量輕等優點,在電動汽車行業應用前景廣闊。負極使用的是高純度鋅片,以ZnCl2和NH4Cl為主要電解質。鋅聚苯胺電池放電時,負極材料上的電極反應式為________________________。

Answer 1

【答案】 +3 反應池中鋅與鹽酸反應有H2生成 KClO3+6FeCl2+6HCl 6FeCl3+KCl+3H2O 調節溶液的pH以促進Fe3+發生水解生成氫氧化鐵沉淀 FeAsO4 Fe(OH)3 KCl 用H2O2(或Cl2)代替KClO3 Zn-2e- Zn2+

【解析】試題分析：由題中信息可知，鋅渣經廢酸酸浸后其中的鋅和氧化鋅都溶于酸中， Cu2+被鋅還原為單質，銅與其他不溶物形成濾渣，過濾；然后向濾液中加入氯酸鉀和氯化鐵除去濾液中的鐵和砷，氯酸鉀把廢酸帶入的Fe2+和H3AsO3分別氧化為Fe3+和H3AsO4，氯化鐵與H3AsO4反應生成難溶于水的FeAsO4，加入氧化鋅是為了調節溶液的pH以促進鐵離子水解生成氫氧化鐵沉淀。二次凈化的目的是為了除去Pb2+等雜質。

（1）H3AsO3(亞砷酸)中As元素的化合價是+3。

（2）“浸出”時反應池應遠離火源。原因是反應池中鋅與鹽酸反應，有易燃易爆的H2生成。

（3）“一次凈化”可以除去Fe、As元素，加入KClO3、FeCl3除去鐵時發生反應的離子方程式為KClO3+6FeCl2+6HCl 6FeCl3+KCl+3H2O，加入ZnO的目的是調節溶液的pH、促進Fe3+發生水解生成氫氧化鐵沉淀，其余反應為KClO3+3H3AsO3 KCl+3H3AsO4 和FeCl3+H3AsO4FeAsO4+3HCl，因此，濾渣A的成分是FeAsO4和Fe(OH)3。

（4）“產品”中的主要雜質是氯酸鉀的還原產物KCl。為了避免產生氯化鉀這種雜質，可以用H2O2(或Cl2) 代替KClO3。

（5）鋅聚苯胺電池負極使用的是高純度鋅片，以ZnCl2和NH4Cl為主要電解質。鋅聚苯胺電池放電時，負極材料上的電極反應式為Zn-2e- Zn2+。