实验3锌焙砂制备硫酸锌(8学时)一、实验目的1、了解从粗硫酸锌溶液中，除去铁、铜、镍、和镉等杂质离子的原理和方法。2、进一步提高分离、纯和制备无机物的实验技能。二、实验原理硫酸锌是合成锌钡白的主要原料之一。它是由锌精矿焙烧后的锌焙砂或其它含锌原料经过酸浸、氧化、置换和再次氧化等化学反应，除去杂质后得到的。本实验以锌焙砂为原料，除了含65%(m)左右的ZnO外还含有铁、铜、镉、钴、砷、锑和镍等杂质。在用稀硫酸浸取过程中，锌的化合物和上述一些杂质都溶入溶液中。在微酸性条件下，用KMnO4将Fe氧化为Fe3+，其中As*和Sb*随同Fe的水解而被除去。Cu2+、Cd和Ni*等杂志用锌粉置换除去（除Co和二次氧化步骤本实验省略）。经净化后的溶液蒸发浓缩，制得硫酸锌晶体。ZnO+H2SO4=ZnSO4ZnSO4+7H2O=ZnSO4.7H2O三、仪器和药品仪器：天平、温度计、电炉、镊子、刷子、广口瓶、烧杯、精密pH试纸、抽滤瓶、蒸发血等药品：HzSO4(3mol/L)：180mL浓硫酸稀至1000mLKMnO4(0.1mol/L）：100mLKSCN(20%(m)）：100mLNaz2S(5%(m)）100mLNH3H2O(2mol/L）：13.5mL浓氨水稀至100mLH20z(3%(m))：3mL溶于约100mL水中丁二酮(1%(m)：1g溶于约100mL水中锌焙砂，ZnO，NaBiO3(s)，锌粉HCl:0.3mol/L四、实验方法和步骤11
11 实验 3 锌焙砂制备硫酸锌 （8 学时） 一、实验目的 1、了解从粗硫酸锌溶液中，除去铁、铜、镍、和镉等杂质离子的原理和方法。 2、进一步提高分离、纯和制备无机物的实验技能。 二、实验原理 硫酸锌是合成锌钡白的主要原料之一。它是由锌精矿焙烧后的锌焙砂或其它含锌原料， 经过酸浸、氧化、置换和再次氧化等化学反应，除去杂质后得到的。 本实验以锌焙砂为原料，除了含 65％(m)左右的 ZnO 外还含有铁、铜、镉、钴、砷、 锑和镍等杂质。在用稀硫酸浸取过程中，锌的化合物和上述一些杂质都溶入溶液中。在微酸 性条件下，用 KMnO4 将 Fe2+氧化为 Fe3+，其中 As3+和 Sb3+随同 Fe3+的水解而被除去。Cu2+、 Cd2+和 Ni2+等杂志用锌粉置换除去（除 Co2+和二次氧化步骤本实验省略）。经净化后的溶液 蒸发浓缩，制得硫酸锌晶体。 ZnO + H2SO4 = ZnSO4 ZnSO4 + 7H2O = ZnSO4·7H2O 三、仪器和药品 仪器：天平、温度计、电炉、镊子、刷子、广口瓶、烧杯、精密 pH 试纸、抽滤瓶、蒸 发皿等 药品： H2SO4(3mol/L)：180mL 浓硫酸稀至 1000mL KMnO4（0.1mol/L）：100mL KSCN（20％(m)）：100mL Na2S（5%(m)）：100mL NH3H2O(2mol/L)：13.5mL 浓氨水稀至 100mL H2O2(3％(m))：3mL 溶于约 100mL 水中 丁二酮肟(1％(m))：1g 溶于约 100mL 水中 锌焙砂，ZnO，NaBiO3(s)，锌粉， HCl：0.3 mol/L 四、实验方法和步骤
1、浸出称取10.0g锌焙砂于烧杯中，加入约15mL水，再加入所需量的3mol/LHzSO(比理论量多加3mL)。加热反应40min，分离除去不溶物。2、净化：加热上述溶液至近沸，用少量ZnO调节溶液的酸度到应控制得pH值（用精密pH试纸检查)，滴加0.1mol/LKMnO4使溶液呈现浅红色。取清液检验Fe除尽后，再加热溶液至沸数分钟(如果KMnO4过量太多，可滴加3%(m)的H2O2至溶液刚褪色)。取清液检验Mn2*除尽后，过滤。溶液加热至333-343K，加入少量锌粉，搅拌7-8min，取清液检验Ni2除尽后，再取几滴清液，滴加到0.5mL0.3mol/L的HCI溶液中，再滴加NazS水，若无黄色沉淀说明Cd*也除尽，过滤。3、浓缩结晶将溶液蒸发浓缩，冷至室温，抽干，称重。4、产品质量检验：定性检验：取约1g产品溶于5mL水中，分别检验Fe?t、Mn2、Niz和Cd*是否存在，说明产品的纯度。五、实验注意事项及安全操作规程1、ZnO及锌粉的加入要控制好速度及量。2、用ZnO调节pH值至5-5.4（约需30min、用精密pH试纸测量）。3、浸出与净化过程中注意适当补充少量水。4、除Fe*时要严格控制KMnO4、HzOz的用量。5、所有过滤可用抽滤；除最后一步冷却后再抽滤外，其余各步都趁热抽滤。6、第2步过滤时可能有Fe(OH)3透滤，透滤的Fe(OH)3可在后继步骤再除。六、实验结果的处理1、原始记录(1）锌焙砂mL_g3mol/LHzSO4(2)检验检验试剂现象FeMnNiCd（3）产品ZnSO4-7H2Og。2、计算七水合硫酸锌理论产量和产率。七、实验报告要求12
12 1、浸出：称取 10.0g 锌焙砂于烧杯中，加入约 15mL 水，再加入所需量的 3mol/LH2SO4(比 理论量多加 3mL)。加热反应 40min，分离除去不溶物。 2、净化：加热上述溶液至近沸，用少量 ZnO 调节溶液的酸度到应控制得 pH 值(用精密 pH 试纸检查)，滴加 0.1mol/LKMnO4使溶液呈现浅红色。取清液检验 Fe3+除尽后，再加热溶 液至沸数分钟(如果 KMnO4 过量太多，可滴加 3％(m)的 H2O2 至溶液刚褪色)。取清液检验 Mn2+除尽后，过滤。溶液加热至 333-343K，加入少量锌粉，搅拌 7-8min，取清液检验 Ni2+ 除尽后，再取几滴清液，滴加到 0.5mL0.3mol/L 的 HCl 溶液中，再滴加 Na2S 水，若无黄色 沉淀说明 Cd2+也除尽，过滤。 3、浓缩结晶：将溶液蒸发浓缩，冷至室温，抽干，称重。 4、产品质量检验：定性检验：取约 1g 产品溶于 5mL 水中，分别检验 Fe2+、Mn2+、Ni2+ 和 Cd2+是否存在，说明产品的纯度。 五、实验注意事项及安全操作规程 1、ZnO 及锌粉的加入要控制好速度及量。 2、用 ZnO 调节 pH 值至 5-5.4（约需 30min、用精密 pH 试纸测量）。 3、浸出与净化过程中注意适当补充少量水。 4、除 Fe2+时要严格控制 KMnO4、H2O2的用量。 5、所有过滤可用抽滤；除最后一步冷却后再抽滤外，其余各步都趁热抽滤。 6、第 2 步过滤时可能有 Fe(OH)3透滤，透滤的 Fe(OH)3可在后继步骤再除。 六、实验结果的处理 1、原始记录 （1）锌焙砂 g，3mol/LH2SO4 mL （2）检验 检验 试剂 现象 Fe Mn Ni Cd （3）产品 ZnSO4·7H2O g。 2、计算 七水合硫酸锌理论产量和产率。 七、实验报告要求
1、写出实验目的、实验仪器药品、实验原理、实验步骤及实验注意事项。2.计算七水合硫酸锌理论产量和产率（须包含详细的计算过程）。3.分析实验误差的原因及提高实验准确度改进措施。4.完成思考题。5.装订顺序：（1）实验目的、实验仪器药品、实验原理、实验步骤及实验注意事项(2）原始记录（3）数据处理及误差分析(4）思考题八、思考题1、用上述稀H2SO4浸取锌焙砂后的溶液，若含Zn*140g/L，试计算Zn*开始沉淀时的pH？并拟定本实验除Fe时最合适的pH值（已知KspZn(OH)23.0×10-17Fe(OH)2.79×10-9)。2、用KMnO4氧化Fe为Fe时，在酸性和微酸性条件下，反应产物是否一样？试写出它们的反应式。3、用锌粉置换法除去硫酸锌溶液中的Cu2、Cd和Ni*时，如果检验Ni2+已除尽，是否可以认为Cu2+、Cd也已除尽？参考文献1.株洲治炼厂《治金读本》编写组，《锌的湿法治炼》，湖南人们出版社，1973，732.徐金法，《有色金属》，1981.1，813
13 1．写出实验目的、实验仪器药品、实验原理、实验步骤及实验注意事项。 2．计算七水合硫酸锌理论产量和产率（须包含详细的计算过程）。 3．分析实验误差的原因及提高实验准确度改进措施。 4．完成思考题。 5．装订顺序：（1）实验目的、实验仪器药品、实验原理、实验步骤及实验注意事项 （2）原始记录 （3）数据处理及误差分析 （4）思考题 八、思考题 1、用上述稀 H2SO4浸取锌焙砂后的溶液，若含 Zn2+140g/L，试计算 Zn2+开始沉淀时的 pH？并拟定本实验除 Fe3+时最合适的 pH 值（已知Ksp：Zn(OH)2 3.010-17；Fe(OH)3 2.7910-39）。 2、用 KMnO4氧化 Fe2+为 Fe3+时，在酸性和微酸性条件下，反应产物是否一样？试写出 它们的反应式。 3、用锌粉置换法除去硫酸锌溶液中的 Cu2+、Cd2+和 Ni2+时，如果检验 Ni2+已除尽，是否 可以认为 Cu2+、Cd2+也已除尽？ 参 考 文 献 1. 株洲冶炼厂《冶金读本》编写组，《锌的湿法冶炼》，湖南人们出版社，1973，73 2. 徐金法，《有色金属》，1981.1，8
实验4有机溶剂萃取分离镍、钻(8学时)一、实验目的1.掌握用N235萃取剂从氯化物介质中分离镍和钴的基本原理；2.加深对溶剂萃取基本概念的理解；3.掌握实验室溶剂萃取的基本操作。二、实验原理N235萃取剂系烷基为C8-C10的三烷基胺，是多种叔胺的混合物；它的通式大致为（C8-10H17-21）3N。其性能与组成相当于国外产品Alamine336。它们的工业产品为淡黄色油状液，见光变成黄色，它们在工业产品纯度一般都在95%以上。在萃取过程中易产生第三相。因此，稀释剂最好选用含芳烃较多的碳氢化合物，用煤油作稀释剂时，应加入TBP或二甲苯以抑制第三相。用N235萃取剂从氯化物介质中萃取分离镍钻的基本原理是：钻在氯化物介质中易形成CoCI2络阴离子，能被胺类萃取剂萃取；而镍则不能形成这种络阴离子，即使氯离子浓度达到12克当量/升亦不形成故镍不能被胺类萃取而仍留在水溶液中，从而实现镍和钻的分离。溶于有机相中的胺盐能与水溶液中的络阴离子发生交换反应。从盐酸溶液中萃取钻的过程可用下式表示。(1-1)R:N+HCI=R3NH*CI(1-2)CoCl2+2HCIH2CoCl42R3NH*C+H2CoCI4(R3NH)2*CoCI2+2HC(1-3)用水反萃钴的反应为：[R3NH]2°CoCl.2+2H2O=2R3NHOH+CoCl2+2HCI(1-4)式中R——代表烷基（Ca-10H17-21)三、实验仪器设备及消耗材料1、仪器：恒温水浴振荡器或康氏振荡机、分液漏斗、滴定台、酸式滴定管、移液管、锥型瓶、分液漏斗架、量筒、烧杯、pH试纸等。2.试剂：氯化镍、氯化钴、N235、TBP、磺化煤油（或二甲苯）、盐酸、六次甲基四胺、甲基百里酚蓝指示剂、EDTA、氯化钠等。四、实验步骤1配制萃取剂：N235:磺化煤油：TBP=3:6:1，配制250ml。2.氯化镍钻溶液配制：Ni*15-20g/L，Co**1-3g/L，C>250g/L，配制50mL。14
14 实验 4 有机溶剂萃取分离镍、钴 （8 学时） 一、实验目的 1．掌握用 N235 萃取剂从氯化物介质中分离镍和钴的基本原理； 2．加深对溶剂萃取基本概念的理解； 3．掌握实验室溶剂萃取的基本操作。 二 、 实验原理 N235 萃取剂系烷基为 C8-C10 的三烷基胺，是多种叔胺的混合物；它的通式大致为 （C8-10H17-21）3N。其性能与组成相当于国外产品 Alamine336。它们的工业产品为淡黄 色油状液，见光变成黄色，它们在工业产品纯度一般都在 95%以上。在萃取过程中易产生第 三相。因此，稀释剂最好选用含芳烃较多的碳氢化合物，用煤油作稀释剂时，应加入 TBP 或二甲苯以抑制第三相。 用 N235 萃取剂从氯化物介质中萃取分离镍钴的基本原理是：钴在氯化物介质中易形成 CoCl4 2-络阴离子，能被胺类萃取剂萃取；而镍则不能形成这种络阴离子，即使氯离子浓度达 到 12 克当量/升亦不形成；故镍不能被胺类萃取而仍留在水溶液中，从而实现镍和钴的分离。 溶于有机相中的胺盐能与水溶液中的络阴离子发生交换反应。从盐酸溶液中萃取钴的过 程可用下式表示。 R3N+HCl≒R3NH+ Cl- （1-1） CoCl2+2HCl ≒H2CoCl4 （1-2） 2R3NH+ Cl- +H2CoCl4≒（R3NH）2 + CoCl4 2- +2HCl （1-3） 用水反萃钴的反应为： [R3NH]2 + CoCl4 2-+2H2O≒2R3NHOH+CoCl2+2HCl （1-4） 式中R——代表烷基（Ca-10H17-21） 三、实验仪器设备及消耗材料 1．仪器：恒温水浴振荡器或康氏振荡机、分液漏斗、滴定台、酸式滴定管、移液管、 锥型瓶、分液漏斗架、量筒、烧杯、pH 试纸等。 2．试剂：氯化镍、氯化钴、N235、TBP、磺化煤油（或二甲苯）、盐酸、六次甲基四 胺、甲基百里酚蓝指示剂、EDTA、氯化钠等。 四 、实验步骤 1．配制萃取剂：N235:磺化煤油:TBP = 3:6:1，配制 250ml。 2．氯化镍钴溶液配制：Ni2+15-20g/L，Co2+1-3g/L，Cl-＞250g/L，配制 50mL
3.用量筒准确量取100ml萃取剂，倒入同一个250ml的分液漏斗中，加入氯化镍钻溶液，盖好塞子，关好阀门；4将其固定在恒温水浴振荡器上，温度25C°，开启振荡器进行振荡，15分钟后停止并取出；5。将分液漏斗静止10~30分钟，分层，放出萃余液；6.采取二级错流萃取方式进行，向已经萃取了钴的萃余液中重新注入新鲜的萃取剂100ml，重复4、5两个步骤；7，将萃取液用水为反萃剂，反萃相比O/A=2:1，重复4、5两个步骤8。测定反萃后反萃液中钻的含量，并计算出钴的萃取率。五、实验注意事项及安全操作规程1·严格按照指导老师的要求进行操作，严禁乱动仪器设备。2.严禁将实验室的物品带出实验室，不经指导老师允许，不得随意使用化学药品，特别是盐酸的使用。3.爱惜实验设施，保持实验场所的清洁卫生，注意：有机物不要放到桌上，会溶化油漆。4．遵守课堂纪律，实验操作中有问题和指导老师探讨，确保实验设备的安全使用及个人安全。5，实验完成后，清理实验场地，所有用过的实验仪器用洗涤剂清洗干净，桌面收拾整洁，经指导人员检查同意后方可以离开。六、实验结果处理1.原始记录溶液配制：N235mL；煤油mL ; TBPmL；氯化镍g氯化钻g；盐酸_mL。萃取技术条件：萃取时间min；澄清时间min；相比O/A，萃取级数级萃取方式有机相配比稀释剂改质剂:反萃剂mL。，反萃液体积2.计算出钻的回收率。被萃取到有机相中钻的总量g×100%钻的萃取率=原料中钴的总量g（钻的分析：常量时采用EDTA络合滴定法，微量时采用分光光度法）七、实验报告要求15
15 3．用量筒准确量取 100ml 萃取剂，倒入同一个 250ml 的分液漏斗中，加入氯化镍钴溶 液，盖好塞子，关好阀门； 4．将其固定在恒温水浴振荡器上，温度 25℃，开启振荡器进行振荡，15 分钟后停止 并取出； 5．将分液漏斗静止 10~30 分钟，分层，放出萃余液； 6．采取二级错流萃取方式进行，向已经萃取了钴的萃余液中重新注入新鲜的萃取剂 100ml，重复 4、5 两个步骤； 7．将萃取液用水为反萃剂，反萃相比 O/A=2:1，重复 4、5 两个步骤； 8．测定反萃后反萃液中钴的含量，并计算出钴的萃取率。 五、实验注意事项及安全操作规程 1．严格按照指导老师的要求进行操作，严禁乱动仪器设备。 2．严禁将实验室的物品带出实验室，不经指导老师允许，不得随意使用化学药品，特 别是盐酸的使用。 3．爱惜实验设施，保持实验场所的清洁卫生，注意：有机物不要放到桌上，会溶化油 漆。 4．遵守课堂纪律，实验操作中有问题和指导老师探讨，确保实验设备的安全使用及个 人安全。 5．实验完成后，清理实验场地，所有用过的实验仪器用洗涤剂清洗干净，桌面 收拾整洁，经指导人员检查同意后方可以离开。 六 、 实验结果处理 1．原始记录 溶液配制：N235 mL；煤油 mL；TBP mL；氯化镍 g；氯化钴 g；盐酸 mL。 萃取技术条件：萃取时间 min；澄清时间 min；相比 O/A ；萃取级 数 级；萃取方式 ；有机相配比 ；稀释剂 ；改质剂 ； 反萃剂 ；反萃液体积 mL。 2．计算出钴的回收率。 100% g g 原料中钴的总量 被萃取到有机相中钴的总量 钴的萃取率 （钴的分析：常量时采用 EDTA 络合滴定法，微量时采用分光光度法） 七 、 实验报告要求