Question

某化学实验小组以电镀废渣(Cr₂O₃、CuO、Fe₂O₃及CaO)为原料制取铜粉和K₂Cr₂O₇。主要流程如图：

（1）加入适量Na₂S溶液后生成的沉淀X为___，若加入的Na₂S溶液过量，除生成X外还会发生反应的离子方程式为___。

（2）请配平[Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O加热发生分解反应的化学方程式。

___[Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O___Cu+___NH₃↑+___SO₂↑+___N₂↑+___H₂O

（3）“沉CuNH₄SO₃”时可用如图装置(夹持、加热仪器略)：

①“沉CuNH₄SO₃”时，反应温度需控制在45℃，合适的加热方式是___。

②NaOH溶液的作用是___。

（4）测定产品中K₂Cr₂O₇含量的方法如下：称取产品试样2.0g配成250mL溶液，取出25.00mL于锥形瓶中，加入足量稀硫酸酸化后，再加入几滴指示剂，用0.1000mol/L硫酸亚铁铵(NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准液进行滴定，重复进行三次实验。(已知Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺)

①若三次实验消耗(NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准液的平均体积为20.00mL，则所得产品K₂Cr₂O₇的纯度为___%。

②上述流程中K₂Cr₂O₇发生氧化还原反应后所得溶液中除含有Cr³⁺，还含有一定浓度的Fe³⁺，可通过调pH的方法使两者转化为沉淀。假设两种离子初始浓度均为2×10^-3mo/L，当溶液中刚开始析出Cr(OH)₃沉淀时，c(Fe³⁺)=___mo/L。{已知：K_sp[Fe(OH)₃]=4.0×10^-38，K_sp[Cr(OH)₃]=6.0×10^-31}

Answer

CuS 2Fe3++3S2-=2FeS↓+S↓或2Fe3++S2-=2Fe2++S↓ 3 3 8 3 2 9 水浴加热 吸收SO2防止污染空气 49 1.3×10-10

【解析】

将电镀废渣(Cr2O3、CuO、Fe2O3及CaO)中加入稀硫酸溶解发生反应得到Cr2(SO4)3、CuSO4、Fe2(SO4)3及CaSO4，然后水浸、过滤除去滤渣CaSO4。在浸出液中加入Na2S调节溶液的pH，只使CuSO4发生沉淀反应，沉淀是CuS，在充分搅拌下加入氨水，适量H2O2，并通入O2, 反应生成了[Cu(NH3)4]SO4，利用SO2的还原性将其还原，生成CuNH4SO3。滤液调节溶液pH使离子沉淀，最后氧化为重铬酸钾。

（1）加入适量Na2S溶液后生成的沉淀X为CuS，若加入的Na2S溶液过量，除生成X外还会发生反应的离子方程式为2Fe3++3S2-=2FeS↓+S↓或2Fe3++S2-=2Fe2++S↓。

（2）根据氧化还原反应原理及原子守恒可知，[Cu(NH3)4]SO4·H2O加热发生分解反应的化学方程式3[Cu(NH3)4]SO4·H2O3Cu+8NH3↑+3SO2↑+2N2↑+9H2O。

（3）①“沉CuNH4SO3”时，反应温度需控制在45℃，且受热均匀，合适的加热方式是水浴加热。

②二氧化硫有毒，NaOH溶液位于装置尾部，目的是尾气处理，作用是吸收SO2防止污染空气。

（4）①Cr2O72-为氧化剂，把Fe2+氧化为Fe3+，+6价铬被还原为+3，反应的离子方程为Cr2O72-+6 Fe2++14H+=2 Cr3++6 Fe3++7H2O，若三次实验消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准液的平均体积为20.00mL，则所得产品K2Cr2O7的纯度为 =49%。

②假设离子初始浓度为2×10-3mo/L，当溶液中刚开始析出Cr(OH)3沉淀时， ，则c(Fe3+)=1.3×10-10mo/L。