Question

铬为高效催化剂的主要成分元素，从铬铁矿[主要含Ag₂S、Cu₂(OH)₂CO₃、FeO、Cr₂O₃、SiO₂]中提取Cr、Ag的工艺流程如图：

已知：①部分阳离子以氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表(金属离子浓度为0.01mol·L^-1)

沉淀物	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Cr(OH)3
开始沉淀的pH	7.6	2.7	4.9
开始沉淀的pH	9.6	3.7	6.8

②铬铵矾晶体：[NH₄Cr(SO₄)₂·12H₂O]

（1）操作a为___；X和Y分别为____、___。

（2）写出加入H₂O₂发生反应的离子方程式：___。

（3）调节pH值可用的物质的化学式为___，pH值应当控制的范围为__；由滤液3获得铬酸铵晶体的正确操作方法是___、过滤、洗涤、干燥。

（4）将铬铵矾晶体溶于硫酸而不是直接溶于水的主要原因是___。

（5）步骤④发生反应的离子方程式为___。

Answer

过滤 SiO2 Cu、Fe 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O Cr2(CO3)3或Cr2O3 3.7~4.9 蒸发浓缩、冷却结晶 防止硫酸铬铵水解 4[Ag(SO3)2]3-+N2H4+4OH-=4Ag↓+8SO32-+N2↑+4H2O

【解析】

铬铁矿中加入硫酸，其中金属氧化物和Cu2(OH)2CO3溶于酸转变成硫酸盐，硫化银和二氧化硅不溶于硫酸，过滤分离，滤液1中加入足量铁粉除去铜离子，滤液2加过氧化氢氧化亚铁离子，调节pH值沉淀除去铁离子，再加硫酸铵生成铬铵矾晶体[NH4Cr(SO4)2·12H2O]，电解得到金属铬和重铬酸铵；硫化银和二氧化硅中加入亚硫酸钠将硫化银转变成可溶性盐{Na3[Ag(SO3)2]}，在Na3[Ag(SO3)2]溶液中再加入肼和氢氧化钠得到银单质，据此分析解答。

(1)由得到滤液和滤渣可知，操作a为过滤；二氧化硅不与硫酸反应，故X为二氧化硅；Cu2(OH)2CO3溶于硫酸生成铜离子，由工艺流程的目的可以推知加入过量铁粉的目的是除去杂质铜离子，得出的Y为Cu和剩余的Fe，故答案为：过滤；SiO2；Cu、Fe；

(2)过氧化氢能够将亚铁离子氧化为铁离子，利于后续除去，反应的离子反应为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

(3)加入的物质能与酸反应，同时不能带入新的杂质离子；调节pH的范围，需要使铁离子沉淀完全，但不能使三价铬离子沉淀，根据部分阳离子以氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH表，pH的范围为3.7～4.9；从溶液中得到晶体，首先加热浓缩，然后降温得到晶体，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：Cr2(CO3)3或Cr2O3；3.7～4.9；蒸发浓缩、冷却结晶；

(4)铬铵矾能够发生水解，加酸可以抑制其水解，因此将铬铵矾晶体溶于硫酸而不是直接溶于水，故答案为：防止硫酸铬铵水解；

(5)根据流程信息可知反应物为[Ag(SO3)2]3-、N2H4、OH-，生成的产物有Ag和N2↑，同时还应该生成SO32-，结合化合价升降法配平得到该反应的方程式为：4[Ag(SO3)2]3-+N2H4+4OH-=4Ag↓+8SO32-+N2↑+4H2O，故答案为：4[Ag(SO3)2]3-+N2H4+4OH-=4Ag↓+8SO32-+N2↑+4H2O。