Question

工业上利用电镀污泥(主要含有Fe₂O₃、CuO、Cr₂O₃及部分难溶杂质)回收铜和铬等金属，回收流程如下：

已知部分物质沉淀的pH及CaSO₄的溶解度曲线如下：

（1）在浸出过程中除了生成Fe₂(SO₄)₃、Cr₂(SO₄)₃外，主要还有__________________。

（2）在除铁操作中，需要除去Fe^3＋和CaSO₄，请完成相关操作：

①加入石灰乳调节pH到约____________，检验Fe^3＋已经除尽的操作是__________________；

②将浊液加热到80℃，______________________。

（3）写出还原步骤中加入NaHSO₃生成Cu₂O固体反应的离子方程式：___________，此步骤中加入NaHSO₃得到Cu₂O的产率为95%，若NaHSO₃过量，除了浪费试剂外，还会出现的问题是________。

（4）当离子浓度小于或等于1×10^-5mol·L^-1时可认为沉淀完全，若要使Cr^3＋完全沉淀则要保持c(OH^－)≥______。[已知：K_sp[Cr(OH)₃]＝6.3×10^－31， ≈4.0]

Answer

（1）CuSO4（2）①3.2取适量滤液，加KSCN溶液，若不变红，则说明Fe3＋已除②趁热过滤（3）2H2O＋HSO3－＋2Cu2＋＝Cu2O↓＋SO42－＋5H＋产生SO2，污染环境（4）4.0×10-9mol·L-1

【解析】

试题分析：（1）向电镀污泥中加入硫酸，氧化铁、CuO、Cr2O3都与硫酸反应生成硫酸铁、硫酸铜和硫酸铬，滤渣Ⅰ是难溶杂质，则滤液I中所含溶质主要有Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3、CuSO4 ；

（2）①根据题给信息及表格提供的数据，第②步操作中，加人Ca(OH)2调节溶液的pH目的是使Fe3＋形成沉淀，所以pH值的范围为3.2≤pH＜4.3；检验铁离子已经除尽的操作是取适量滤液，加KSCN溶液，若不变红，则说明Fe3＋已除尽；②硫酸钙的溶解度随温度的升高而降低，因此将浊液加热到80℃后趁热过滤。

（3）根据题给信息，向硫酸铜和硫酸铬溶液中加入NaHSO3，生成砖红色沉淀说明铜元素的化合价由＋2价得电子生成＋1价的Cu2O，则硫元素必须失电子，生成＋6价的SO42 －，还产生了无色刺激性气味的气体，说明HSO3－ 与H＋反应生成了SO2 ，则加入NaHSO3生成Cu2O固体反应的离子方程式为2H2O＋HSO3－ ＋ 2Cu2＋＝Cu2O↓＋SO42 －＋5H＋；若NaHSO3过量，除了浪费试剂外，还会出现的问题是产生SO2，污染环境；

（4）当离子浓度≤1×10－5mol/L时，可以认为离子沉淀完全，所以c(Cr3＋)＝1× 10－5mol/ L，c(Cr3＋)×c(OH－)3＝Ksp[(Cr(OH)3]＝6.3×10－31，解得c(OH－)＝4.0×10－9。

考点：考查工艺流程图的分析与应用