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Gewinnung von Zink nach dem trockenen Verfahren

Frage: Gewinnung von Zink nach dem trockenen Verfahren
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Hallo könnte mit jemand bei diesen Aufgaben helfen, wäre echt nett! :)

Bei dem nassen Verfahren handelt es sich um die elektrolytische Reduktion einer Zinksulfatlösung.Hierbei wird Zinkoxid zuerst mit Schwefelsäure umgesetzt.
Dabei lösen sich auch die Oxide der anderen in der Zinkblende enthaltenen Metalle wie Blei, Nicke, Cadmium, Cobalt und Silber. Die entstehenden Metallionen können dann durch Zusatz von Zinkpulver gefällt werden. Dies ist für die Elektrolyse wichtig, denn bereits Spuren von Fremdmetalle stören den Ablauf der Elektrolyse, die sich anschließt.

2.1 Formuliere die Reaktionsgleichungen für das Lösen von Zinkoxid in Schwefelsäure, sowie für die Reduuktion von Cobalt und Silber-Ionen mit Zink

2.2 Zeige durch geeignete Berechnungen, dass man Cobalt-Ionen mit Zinkstaub reduzieren kann.

2.3 Die Zinksulfat-Lösung wird in einem Bad mit mehreren parallel zueinander angeordneten Blei-Anoden und Aluminium- Kathoden bei einer Spannung von etwa 3,5V elektrolysiert. Trotz des negativen Elektrodenpotentials von Zink ist es möglich, das Metall aus saurer Lösung abzuscheiden. Das liegt an der hohen Überspannung für die Abscheidung von Wasserstoff an der Aluminiumlathode.

Welche Elektrodenreaktionen sind Anode und Kathode grundsätzlich möglich? Formuliere entsprechende Reaktionsgleichungen. Hinweis: Gehe von einem p-Wert von 0 aus.

2.4 Berechne den Wert, den dir Überspannung von Wasserstoff an Aluminium mindestens haben muss, damit sich Zink an der Kathode abscheidet.

2.5 Die Zinksulfat- Lösung muss, wie oben bereits erwähnt, vor der Elektrolyse sorgfältig gereinigt werden. Erläutere am Beispiel von Nickel-Ionen mit geeigneten Berechnungen, welche Auswirkung eine entsprechende Verunreinigung hätte.

2.6 Bei der Elektrolyse scheidet sich das Zink auf dem Aluminium in Schichten bis 3 mm ab. Es wird regelmäßig alle 24 bis 48 Stunden abgezogen und umgeschmolzen. Man erhält so 99,99% iges Feinzink.
A) berechne die Masse an Zink, die bei einer Stromstärke 75 A in 24 h bei einer Ausbeute von 90% abgeschieden wird.
B) Berechne den Energieaufwand (in KWh) der benötigt wird um 1t Zink herzustellen.
Frage von LENII (ehem. Mitglied) | am 06.12.2012 - 19:34


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Antwort von Prometheus700 | 06.12.2012 - 21:55
Findest du hier erläutert:




http://de.wikipedia.org/wiki/Zinkhütte#Die_hydrometallurgische_Zinkgewinnung

Bei Unklarheiten melde dich bitte.....
Elektrolyse, Spannungsreihe etc. bekannt?


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Antwort von Prometheus700 | 06.12.2012 - 22:03
Zu 2.6 a

Ein Mol eines einwertigen Metalles entspricht 96500 As, Zn ist 2wertig, daher wird die doppelte Menge pro Mol benötigt.
Also 75 A mal 24 h in Sekunden umgerechnet = ?.... In Amperesekunden, dann durch 2 mal 96500 As teilen---->
Anzahl der erzeugten Mole.
Ok?


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Antwort von LENII (ehem. Mitglied) | 08.12.2012 - 14:28
Zu Aufgabe 1.1 hab ich zwei Reaktionsgleichungen
1) 2ZnS + 5O2 -> 2ZnO+ 2SO4
2) Co + ZnO-> Zn+CO2

Zu 1.2 a
Druckerniedrigen
Tempearturerhöhen

Dann hab ich noch Delta H berechnet und Delta S
Dann die Gleichgwichtskonstante K= e^-Delta G/ z*F


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Antwort von LENII (ehem. Mitglied) | 08.12.2012 - 16:24
Zu 2.1 konnte ich nicht lösen
Zu 2.2 hab ich
Zn-> Zn2+ +2e-
CO2+ + 2e- -> Co
U= Anode- Kathode
-0,28-(0,76)=-1,04

Zu 2.3
Anode: 2H20-> O2 + 4H+ + 4e-
Kathode: ?
Es müssen je 2 Reaktionen sein, 4 Reaktionsgleichungen insgesamt


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Antwort von LENII (ehem. Mitglied) | 08.12.2012 - 16:40
2.4 und 2.5 könnte ich auch nicht lösen
2.6 a hab hab ich die Masse ausgerechnet:
Masse= 75A*86400s* 65, 409g/Mol % 2*96485 As/Mol =2196,46=2,1965Kg*0,9=1,9768Kg
2.6 b verstehe ich auch nicht


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Antwort von LENII (ehem. Mitglied) | 08.12.2012 - 17:00
Kann mir den jemand die Lösungen von mir bewerten und helfen ?


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Antwort von Prometheus700 | 08.12.2012 - 18:28
Zitat:
Bei dem nassen Verfahren handelt es sich um die elektrolytische Reduktion einer Zinksulfatlösung.Hierbei wird Zinkoxid zuerst mit Schwefelsäure umgesetzt. Dabei lösen sich auch die Oxide der anderen in der Zinkblende enthaltenen Metalle wie Blei, Nicke, Cadmium, Cobalt und Silber. Die entstehenden Metallionen können dann durch Zusatz von Zinkpulver gefällt werden. Dies ist für die Elektrolyse wichtig, denn bereits Spuren von Fremdmetalle stören den Ablauf der Elektrolyse, die sich anschließt.


Ok, zum Verständnis:

Bei diesem Verfahren geht es darum, aus einem Metallgemisch Zn abzutrennen. Manche der enthaltenen Metalle sind unedler als Zn(die interessieren uns nicht!), andere edler.
Zn kann als Zinkblende oder in anderer Form in diesem Metallgemisch enthalten sein.
Zinkblende lässt sich durch die Umsetzung mit Sauerstoff zu Zinkoxid umwandeln, was man Rösten nennt:

2ZnS + 3O2 ---> 2ZnO +2 SO2

das dabei entstehende Zinkoxid wird mit Schwefelsäure umgesetzt zu Zinksulfat, so dass frei Zinkionen vorliegen und Sulfationen, die als Anionen für eine spätere Elektrolyse geeignet sind.

ZnO + H2SO4 --> Zn2+ + H2O + SO4 2-

Zunächst müssen aber edlere Metallionen von den Zinkionen abgetrennt werden, was man dadurch erreicht, dass man metallisches Zinkpulver zur Lsg. hinzufügt.
Da Zn ein relativ unedles Metall ist, lässt es sich von den edleren Metallionen wie Ag+ oder Cu2+ etc. zu Zn2+ oxidieren und reduziert diese zur Metallform.

Z.B. 2Ag+ + Zn ---> 2Ag + Zn2+

Die edlen Metalle werden dadurch ausgefällt (Zementation) und können dadurch leicht abgetrennt werden.

Danach erfolgt dann die Elektrolyse des Zn aus Zn2+ -Ionen. .... später

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