Question

(15分)某工厂回收电镀污泥[主要成分为Cu(OH)₂、Ni(OH)₂、Fe(OH)₂、Al(OH)₃和砂土]中的铜和镍，工艺流程如下：

（1）下列措施中，可提高步骤①浸出速率的是___________。

a．加热   

b．增大压强   

c．延长浸出时间   

d．适当提高硫酸的浓度

e．及时分离出产物

（2）步骤②电解过程中铜粉在_______(填“阴"或“阳”)极产生。若始终没有观察到气体生成，则该电解过程的离子方程式为_______。

（3）已知FePO₄、．A1PO₄、Ni₃(PO₄)₂的K_ap分别为1.0 x l0^-22、1.0 x l0^-19、4.0 x 10^-31，步骤 ②所得溶液中c(Ni²⁺)为O.1 mo1·L^-1。步骤③反应后溶液中c(PO₄^3-)理论上应控制的范围是_____ mo1·L^-1 (离子浓度小于1O^-5 mo1·L^-1可视为沉淀完全)。

（4）步骤④的萃取原理为[注：(HA)₂为有机萃取剂]

NiSO₄(水层)+2(HA)₂(有机层) Ni(HA₂)₂(有机层)+H₂SO₄(水层)

为促使上述平衡向正反应方向移动，可采取的具体措施是_____(写一条即可)。

（5）步骤⑤中作为反萃取剂的最佳试剂为_____(填名称)。

（6）该工艺流程中，可以循环使用的物质有______。

Answer

（1）ad；

（2）阴；Cu2++2Fe2+=Cu+2Fe3+；

（3）1.0 x l0-14～2.0 x l0-14

（4）加入有机萃取剂（或加入氢氧化钠溶液）

（5）硫酸

（6）硫酸和有机萃取剂

【解析】

试题分析：（1）可提高步骤①浸出速率，可以升高温度、增大反应物的浓度，都能使反应速率加快，则增大压强对有气体参加的反应速率有影响，而电镀污泥与稀硫酸的反应是在溶液中进行的；延长浸出时间，可提高浸出率而不是反应速率；及时分离产物，也能提高浸出率，所以答案选ad；

（2）电解时铜离子得到电子发生还原反应生成Cu，所以铜粉在阴极产生；电解过程中，若始终没有观察到气体生成，说明氢离子或氢氧根离子均未放电，结合电解后溶液中的离子成分，阳极是亚铁离子失去电子生成铁离子，则该反应的离子方程式是Cu2++2Fe2+=Cu+2Fe3+；

（3）根据所给沉淀的溶度积可知，当Al3+沉淀完全时，则亚铁离子已沉淀完全，所以Al3+沉淀完全时c(PO43-)=1.0 x l0-19/10-5=1.0 x l0-14mol/L，而Ni2+开始沉淀时，c(PO43-)2×c(Ni2+)3=4.0 x 10-31，解得c(PO43-)=2.0×10-14mol/L，所以步骤③反应后溶液中c(PO43-)理论上应控制的范围是1.0 x l0-14～2.0 x l0-14mol/L；

（4）使平衡正向移动，可增大反应物浓度或减小生成物浓度，所以可增大(HA)2的浓度，或向其中加入氢氧化钠溶液，与稀硫酸反应，从而减小硫酸浓度；

（5）步骤⑤中重新得到NiSO4，则使平衡NiSO4(水层)+2(HA)2(有机层) Ni(HA2)2(有机层)+H2SO4(水层)逆向移动，所以反萃取剂为硫酸；

（6）该工业流程中，可重复使用的物质是硫酸和有机萃取剂，步骤④中的水层为稀硫酸，步骤⑤中的有机层为（HA)2。

考点：考查对工艺流程的分析判断，溶度积的计算