оксиды цинка и меди можно разделить с помощью водного раствора
Оксиды цинка и меди можно разделить с помощью водного раствора
Установите соответствие между парами веществ и реактивом, с помощью которого можно различить вещества в каждой паре: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
А) 
и 
Б) 
и 
В) 
и 
Г) и 
2) 
3) 
4) 
5) 
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующим буквам:
A) Оксид серы (IV), в отличие от оксида углерода (IV), способен окисляться (обесцвечивать подкисленный раствор марганцовки). При этом реакция с гидроксидом кальция не подходит, так как для обоих газов при их пропускании через раствор гидроксида образуются одинаковые белые осадки, растворимые при избытке газа (2).
Б) Аммиак и водород являются хорошими восстановителями, они восстанавливают медь из соответствующего оксида, обесцвечивают раствор марганцовки, но аммиак, в отличие от водорода, имеет щелочную среду (окрашивает раствор фенолфталеина) (1).
В) Хлор, в отличие от хлороводорода, может окислить иодид калия. Вытеснение галогенов галогенами, стоящими выше по группе, из соответствующих солей является особенным свойством для данного класса веществ, так как выделяющиеся газы имеют характерный цвет (3).
Г) Водород, в отличие от азота, может восстановить медь из оксида меди (II) (4).
Мне кажется что вопрос с оксидом углерода(IV) и оксидом серы (IV) не совсем коректный, потому что на практике мы изучаем, что гидроксид кальция качественный реактив на оксид углерода(IV). В растворе образуется нерастворимый осадок карбоната кальция.
При пропускании через раствор гидроксида кальция оксиды серы (IV) тоже образуется нерастворимое вещество. Поэтому с помощью раствор гидроксида кальция нельзя отличить оксид серы (IV) от оксида углерода (IV).
Считаю, что вопрос о распознавании водорода и аммиака с помощью фенолфталеина некорректный, так как они являются газами и на практике добавить фенолфталеин нельзя, а водного раствора водорода не существует. Вопросы должны формироваться с практическим подходом.
1. Ничто не мешает Вам пропускать газы через раствор фенолфталеина.
2. При внесении влажной индикаторной фенолфталеиновой бумажки в атмосферу аммиака она тоже изменит цвет.
В варианте Б подходит оксид меди, т.к. он будет реагировать с водородом, а с аммиаком реакция не пойдёт. В варианте В подходит вариант 5, т.к. при взаимодействии гашёной извести с хлором будет образовываться хлорная известь, раствор побелеет, а с соляной кислотой щёлочь будет давать соль и воду(р-р прозрачного цвета).
1) И аммиак будет восстанавливать оксид меди.
2) Визуально эти растворы будет сложно различить.
Пункт А не совсем корректный.
Приведённое решение верно, но данные вещества можно различить и с помощью других реактивов, представленных в задании.
Оксид углерода(IV) при пропускании через раствор гидроксида кальция действительно даст осадок, как и оксид серы(IV), но при дальнейшем пропускании этих газов карбонат кальция переходит в гидрокарбонат натрия и раствор светлеет, но со второй солью этого не происходит.
Почему? Гидросульфит кальция также растворим в воде.
Установите соответствие между парами веществ и реактивом, с помощью которого можно различить вещества в каждой паре: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| ПАРА ВЕЩЕСТВ | РЕАКТИВ |
и 
и 
и 
и 
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
A) Карбонат бария, в отличие от сульфата бария, реагирует с раствором соляной кислоты (выделяется углекислый газ) (2).
Б) Иодид натрия, в отличие от хлорида натрия, реагирует с бромной водой (образуется иод) (5).
В) Раствор азотной кислоты, в отличие от раствора серной, реагирует с медью (4).
Г) Бромид бария, в отличие от бромида натрия, реагирует с раствором сульфата натрия (образуется нерастворимы сульфат бария) (3).
Урок №56. Цинк
ЦИНК И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ
СТРОЕНИЕ АТОМА
Цинк – элемент IIБ подгруппы четвертого периода. Цинк относится к семейству d-элементов, поскольку электронное строение цинка отражается конфигурацией.
Нахождение в природе
Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы цинка:
§ каламин 2ZnO · SiO 2 · Н 2 O
В организме взрослого человека содержится в среднем около 2 г цинка, в виде его соединений, который концентрируется преимущественно в простате, мышцах, печени и поджелудочной железе.
Недостаток цинка в организме приводит к ряду расстройств — раздражительность, утомляемость, потеря памяти, депрессивные состояния, снижение остроты зрения, уменьшение массы тела, снижение уровня инсулина, аллергические заболевания, анемия и др.
ЦИНК
СФАЛЕРИТ
Способы получения
Цинк получают из сульфидной руды. Сульфид цинка обжигают в печи кипящего слоя:
Чистый цинк из оксида получают двумя способами.
При пирометаллургическом способе оксид цинка восстанавливают углём или коксом при 1200—1300 °C:
Получаемый раствор сульфата цинка очищают от примесей (осаждением их цинковой пылью) и подвергают электролизу. При электролизе чистый цинк осаждается на алюминиевых катодах, с которых его удаляют и подвергают плавлению в индукционных печах. Таким образом можно получить цинк с высокой чистотой (до 99,95 %).
Качественные реакции
При дальнейшем добавлении избытка щелочи амфотерный гидроксид цинка растворяется с образованием комплексной соли тетрагидроксоцинката :
Химические свойства
2. Цинк взаимодействует со сложными веществами:
§ с парами воды при температуре красного каления с образованием оксида цинка и водорода:
§ с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой и др.).
§ Аналогично: при нагревании с азотной кислотой образуются различные продукты в зависимости о концентрации кислоты – N 2 O, N 2 и др. :
Цинк реагирует с расплавом щелочи с образованием цинката и водорода :
С газообразным аммиаком при 550–600°С образует нитрид цинка:
растворяется в водном растворе аммиака, образуя гидроксид тетраамминцинка:
Оксид цинка
Способы получения
1. Окислением цинка кислородом:
2. Разложением гидроксида цинка при нагревании:
3. Оксид цинка можно получить разложением нитрата цинка:
Химические свойства
Оксид цинка растворяется в избытке раствора щелочи с образованием тетрагидроксоцинката :
3. Оксид цинка не взаимодействует с водой.
7. Оксид цинка — твердый, нелетучий. А следовательно, он вытесняет более летучие оксиды (как правило, углекислый газ) из солей при сплавлении.
Гидроксид цинка
Способы получения
Химические свойства
3. Гидроксид цинка взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами).
В расплаве образуются соли — цинкаты:
Гидроксид цинка растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоцинката :
4. Гидроксид цинка разлагается при нагревании:
Соли цинка
Нитрат и сульфат цинка
Комплексные соли цинка
§ с кислотными оксидами
§ Под действием избытка сильной кислоты осадок не выпадает, т.к. амфотерный гидроксид цинка реагирует с сильными кислотами.
§ Под действием небольшого количества ( недостатка ) сильной кислоты осадок все-таки выпадет, для растворения гидроксида цинка кислоты не будет хватать:
§ Аналогично с недостатком азотной кислоты выпадает гидроксид цинка:
§ Если выпарить воду из раствора комплексной соли и нагреть образующееся вещество, то останется обычная соль-цинкат:
Цинкаты
Соли, в которых цинк образует кислотный остаток (цинкаты) — образуются из оксида цинка при сплавлении с щелочами и основными оксидами:
§ цинкаты реагируют с кислотами с образованием солей цинка :
§ под действием избытка воды цинкаты переходят в комплексные соли:
Сульфид цинка
Сульфид цинка — так называемый «белый сульфид». В воде сульфид цинка нерастворим, зато минеральные кислоты вытесняют из сульфида цинка сероводород (например, соляная кислота):
Под действием азотной кислоты сульфид цинка окисляется до сульфата:
(в продуктах также можно записать нитрат цинка и серную кислоту).
Концентрированная серная кислота также окисляет сульфид цинка:
При окислении сульфида цинка сильными окислителями в щелочной среде образуется комплексная соль:
Разделение меди от цинка в растворе
Способ разделения меди и цинка в слабокислых растворах
Патент 2029790
Способ разделения меди и цинка в слабокислых растворах
Использование: технология гидрометаллургического разделения цветных металлов. Сущность изобретения: рабочий раствор алкилфосфорных кислот предварительно обрабатывают водным раствором гидроксида меди, который получают введением водного раствора гидроксида натрия в перемешиваемую систему, состоящую из органического раствора Д2ЭГФК и водного раствора соли меди, при соотношении водной фазы к органической 1 : (5 — 1) с таким расчетом, чтобы концентрация меди в органической фазе составлена 35 — 40% от суммы концентраций металлов в исходной водной фазе, поступающей на разделение. Затем проводят экстракцию цинка приготовленным таким образом раствором медной соли Д2ЭГФК в три — четыре стадии. При наличии примесей в растворе, подлежащем разделению, экстракцию проводят органическим раствором медной соли алкилфосфорных кислот в присутствии нейтральных алкилфосфатов, в качестве которых используют трибутилфосфат или триоктилфосфиноксид в количестве, равном 50 об. % от содержания Д2ЭГФК в рабочем органическом растворе. 2 з.п. ф-лы, 4 табл.
Изобретение относится к аналитической химии и к технологии гидрометаллургического разделения цветных металлов.
Известно использование карбоновых кислот, в частности каприловой кислоты, для извлечения цинка, кадмия и ртути (Hydrometallurgy, 1982, vol. 9, N 1, р. 97-102). В данной работе подчеркивается зависимость коэффициента разделения элементов от величины рН водной фазы и концентрации кислоты в органической фазе.
При использовании алкилфосфорных кислот, в частности Д2ЭГФК (ди-2-этилгексилфосфорная кислота) и ПАФНК (полиалкилфосфонитрильная кислота), для извлечения и разделения меди, цинка и никеля подтверждается существенное влияние ионов водорода на извлечение и разделение этих элементов (ВНИИХТ, архивы, инв, N 2034/ТИ, 1991).
В аналитической химии, где обычно используют одну-две стадии и искусственные системы, поддержание заданных значений рН обычно не представляет трудностей.
Иначе обстоят дела в технологических процессах, где требуется несколько (5-10) противоточных стадий экстракции и необходимо поддерживать рН на каждой из этих ступеней. Кроме того, технолог имеет дело с макроконцентрациями этих элементов, когда концентрация металлов в системе в соответствии с константой равновесия по реакции обмена 2RH(O)+Me 2+ (B) _ MeR2(O)+2H + (B) (1) приводит к существенному смещению равновесия по ионам водорода в водной фазе. На практике эти два обстоятельства приводят к невозможности строгого поддержания значений рН при экстракции макроколичеств элементов. Как следствие этого, можно добиться лишь неполной экстракции элементов или грубого их разделения (табл. 2). При исходных значениях рН водных растворов 2, 3 и 4 равновесное значение рН в результате экстракции уменьшается до 0,85 в соответствии с уравнением (1), что приводит к низким значениям коэффициентов распределения, не превышающим значений 0,65 для меди и 0,58 для цинка. При этом степень экстракции составляет лишь 37-40% для обоих металлов, а коэффициент разделения цинка и меди близок к единице (0,9), т.е. требуется большее количество ступеней экстракции для осуществления полного разделения меди и цинка. При исходных значениях рН 2-3 получено насыщение экстрагента по сумме медь, цинк 0,21 моль на 1 моль экстрагента или 42 кг на 1 т 100% Д2ЭГФК.
При условии использования 10 м 3 0,7 М рабочего раствора экстрагента в этом процессе, а также принимая во внимание продолжительность цикла (экстракция, реэкстракция и корректировка рН) равную 1 ч, за один цикл можно снять 95 кг меди и цинка.
По стехиометрии реакции (1) следует ожидать, что 10 м 3 0,7 М раствора Д2ЭГФК позволяет снять за один цикл в течение 1 ч 224 кг меди и цинка.
Таким образом, КПД известного на сегодня процесса экстракции меди с использованием Д2ЭГФК и цинка 95.100/224=42,4%.
В предлагаемом способе поставленная цель достигается за счет использования Д2ЭГФК или других алкилфосфорных кислот в их смеси с растворителями (керосин, синтин, УВС, хлорированные и фторированные углеводороды) путем их предварительного перевода в медную соль алкилфосфорных кислот с последующим использованием этих солей для экстракционного разделения с глубокого извлечения макроколичеств указанных металлов в оптимальных условиях рН для каждого элемента.
Для предварительного перевода Д2ЭГФК в ее медную соль берут водный раствор соли меди (например, сульфата, хлорида или нитрата) в такой концентрации, которая необходима для предполагаемого насыщения экстрагента. Приготовленный водный раствор соли меди контактируют с органическим рабочим раствором, например Д2ЭГФК, в течение 20-30 мин при температуре 222 о С. При этом в систему одновременно вводится водный раствор гидроксида натрия в количестве, обеспечивающем протекание следующей реакции по стехиометрии: Cu 2+ + 2OH — _ Cu(OH)2 (2) После расслаивания фаз водную фазу отбрасывают или используют повторно после растворения меди для насыщения органической фазы. Органическую фазу (медная соль Д2ЭГФК) используют без дополнительной обработки для процесса экстракции и разделения меди и цинка.
Экстракционное разделение цинка и меди с помощью медной соли Д2ЭГФК проводят путем контактирования фаз при соотношении 0/В=1/1-1/2, числе стадий четыре-шесть, температуре 22 2 о С и продолжительности контакта фаз на каждой стадии 3-5 мин. Концентрация Д2ЭГФК в рабочей органической фазе должна соответствовать стехиометрии по реакции (1) для концентрации цинка в каждой смеси, подлежащей разделению, с двукратным избытком Д2ЭГФК.
Приготовленную таким образом медную соль Д2ЭГФК используют для экстракции цинка из водного раствора, содержащего медь и цинк. При этом происходит обменная реакция между ионами меди в органической фазе и ионами цинка в водной фазе при относительно постоянной оптимальной концентрации ионов водорода в водной фазе.
Постоянство равновесной концентрации ионов водорода, необходимое для эффективного разделения элементов, в данном случае обеспечивается заменой ионов водорода в органической фазе на противоион меди, который при обменной реакции не искажает оптимальную равновесную концентрацию ионов водорода в водной фазе.
П р и м е р 1. Обоснование стабилизации величины рН, факторов экстракции и разделения при использовании медной соли Д2ЭГФК.
Результаты табл. 3 показывают, что произошло практически полное разделение меди и цинка при выбранных параметрах путем перевода цинка в органическую фазу и вытеснения меди в водную.
П р и м е р 2. Обоснование числа стадий, необходимых для полного разделения.
Условия опыта аналогичны предыдущему примеру, за исключением изменения числа стадий от одной до шести, а соотношение фаз О/В на каждой стадии составило 1/2.
Дальнейшее повышение числа стадий нецелесообразно, а снижение числа стадий до двух приводит к снижению эффективности разделения цинка и меди.
На основании результатов табл. 3 и 4 можно сделать следующее заключение. При экстракционном разделении меди и цинка оптимальным значением рН является 2-3,5, которое автоматически поддерживают на заданном уровне; отношение фаз на каждой ступени О/В=1/1; число стадий в условиях противотока три-четыре; насыщение медной соли экстрагента цинком составило 0,5 моль цинка на 1 моль Д2ЭГФК (против 0,21 моль цинка на 1 моль Д2ЭГФК в прототипе); при условии использования 10 м 3 0,7 М раствора экстрагента (раствора медной соли Д2ЭГФК), а также принимая во внимание продолжительность цикла 1 ч, то за один цикл можно перевести в органическую фазу 224 кг цинка (против 95 кг по прототипу).
Таким образом, КПД по предложенному способу составляет (по цинку) около 100% (против 42,4% по прототипу).
В случае, когда в водном растворе, поступающем на разделение, содержатся вульгарные примеси (например, железо (III)), в органическую фазу вводятся нейтральные алкилфосфаты (например, трибутилфосфат, триоктилфосфиноксид и др.) в количестве, равном 50 об.% от содержания Д2ЭГФК в рабочем органическом растворе.
2. Способ по п.1 отличающийся тем, что в случае присутствия примесей в растворе, подлежащем разделению, экстракцию проводят раствором медной соли алкилфосфорной кислоты в присутствии нейтральных алкилфосфатов в количестве 50 об.% от количества ди-2-этилгексилфосфорной кислоты в рабочем растворе.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве нейтрального алкилфосфата используют трибутилфосфат.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве нейтрального алкилфосфата используют триоктилфосфиноксид.
Способ разделения меди и цинка из аммиачно-карбонатных растворов Советский патент 1990 года по МПК C01G3/00 B01D11/04
Описание патента на изобретение SU1608122A1
Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к экстракционным способам разделения меди и цинка из аммиачных растворов, и может найти применение в гидрометаллургии при переработке сырья, содержащего медь и цинк.
Пример 1. К 50 мл водного раствора, содержащего, г/л: медь 1; аммиак 35; цинк 1; карбонат аммония 65 приливают 50 мл 1 моль/л раствора реагента — 2-окси-5-алкил-(С5-С|)- бензилдиэтаноламина в керосине и перемешивают смесь в течение 10 мин. После расслаивания фаз органический слой отделяют от водного и в каждой в отдельности определяют содержание металлов. В органическом слое найдено 0,998 г/л меди, что составляет извлечения от исходного ее содержания в водном растворе. В органической фазе цинк не обнаружен, т.е. он полностью остается в водном растворе.
Пример2. 50 мл водного раствора, содержащего, г/л: медь 1; цинк 10; аммиак 35; карбонат аммония 80, контактируют с 50 мл 0,75 моль/л раствора реагента в керосине в течение 10 мин. После расслаивания и разделения фаз в органической фазе найдено 0,997 г/л меди, что составляет 99,7% извлечения от исходного ее содержания в водном растворе. Цинк в органической фазе не обнаружен. Он полностью остается в водном растворе.
ПримерЗ- 50 мл водного раствора, содержащего, г/л: медь 1; цинк 10; аммиак 35; карбонат аммония 80, контактируют с 50 мл 0,5 моль/л раствора реагента в керосине в течение 10 мин. После расслаивания и разделения фаз в органическом слое найдено 0, г/л меди, что составляет
99 fS извлечения от исходного ее содержания в водном растворе. Цинк а органической фазе не обнаружен, он полностью остается в водном растворе,
Пример5. 50 мл водного раствора, содержащего, г/л: медь 1; цинк 1; аммиак 35; карбонат аммония 80, контактируют с 50 мл 2 моль/л раствора реагента в керосине. После отделения органической фазы от водной в органическом слое найдено 0,999 г/я меди, что составляет 99,9% ее извле- чения. Цинк полностью остается в водном растворе. При этом фазы расслаиваются медленно (за 60-90 мин) и органический слой получается вязким.
.П р и м е р 6. К 100 мл водного раствора, содержащего, г/л: медь 30; цинк 5,5; аммиак 35; карбонат аммония
Во, контактируют с 100 мл 1 моль/л раствора реагента в керосине в течение 10 мин. После разделения фаз в органическом слое найдено 27,1 г/л меди, что составляет 90,3 ее извлечения. Цинк в органическом слое не найден, он полностью остается в водном растворе.
Использование 2-окси-5-алкил-( Сл)-бензилдиэтаноламина позволяет полностью разделить медь и цинк и в отличие от известного способа упростить процесс, осуществив разделение за одну ступень.
..ОН OFt
Похожие патенты SU1608122A1
Реферат патента 1990 года Способ разделения меди и цинка из аммиачно-карбонатных растворов
Изобретение относится к экстракционным способам разделения меди и цинка из аммиачных растворов и может найти применение в гидрометаллургии. Способ разделения меди и цинка из аммиачно-карбонатных растворов экстракцией 0,5-1,0 моль/л растворами 2-окси-5-алкил (C8-C9) бензилдиэтаноламина в керосине позволяет полностью разделить медь и цинк и в отличие от прототипа упростить процесс, осуществив разделение за одну ступень.