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，回收流程如图1：

已知部分物质沉淀的pH及CaSO₄的溶解度曲线如图2：

	Fe^3+	Cu^2+	Cr^3+
开始沉淀pH	2.1	4.7	4.3
完全沉淀pH	3.2	6.7	a

(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Fe³⁺和CaSO₄，请完成相关操作：①加入石灰乳调节pH到约__，检验Fe³⁺已经除尽的操作是__；②将浊液加到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)在FeS饱和溶液中存在：FeS(s)Fe²⁺(aq)+S^2-(aq)，常温下FeS的K_sp=6.25×10^-18。又知FeS饱和溶液中c(H⁺)与c(S^2-)之间存在以下限量关系：c²(H⁺)•c(S^2-)=1.0×10^-22，为了使溶液中c(Fe²⁺)达到1mol•L^-1，现将适量FeS投入其饱和溶液中，应调节溶液中的c(H⁺)为___。

Answer

CuSO4 3.2 取样，加KSCN溶液，若不变红，则说明Fe3+已除尽 趁热过滤 2H2O+HSO+2Cu2+=Cu2O↓+SO+5H+ 产生SO2污染环境 4×10-3mol•L-1

【解析】

电镀污泥中含有Fe2O3、CuO、Cr2O3，加入H2SO4浸出，均转化为相应的离子，溶液中存在Fe3＋、Cu2＋、Cr3＋；加入Ca(OH)2除去Fe3＋，加入NaHSO3，Cu2＋与之反应转化为Cu2O，最终转化为Cu；最后调节pH得到Cr(OH)3沉淀，最后得到Cr。

(1)浸出过程中，Fe2O3、CuO、Cr2O3均会反应，除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3，还有CuSO4；

(2)根据表格中的数据，Fe3＋要沉淀完全，pH需大于3.2，而Cu2＋、Cr3＋不沉淀，因此pH应小于4.3，则加入石灰乳调节pH到约3.2；

检验Fe3＋已经除尽，可以取少量过滤后的溶液，向其中加入KSCN，如果不变红，说明没有Fe3＋，Fe3＋已经除尽；操作是取样，加KSCN溶液，若不变红，则说明Fe3+已除尽；

加入石灰乳，除了Fe(OH)3，还会有CaSO4生成，根据其溶解度与温度的关系曲线，可以在较高温度下，过滤除去CaSO4；因此将浊液加到80℃，趁热过滤；

(3)HSO3－中的S的化合价升高，从＋4到＋6，Cu的化合价降低，从＋2到＋1，化合价升降守恒，因此HSO3－和Cu2＋的系数比为1：2，再根据物料守恒和电荷守恒配平，其离子方程式为2H2O+HSO3－+2Cu2＋=Cu2O↓+SO42－+5H＋；

根据离子方程式可知，反应会产生硫酸，若NaHSO3过量，可能会产生SO2污染环境；

(4) 溶液中c(Fe2+)达到1mol•L-1，根据Ksp=c(Fe2＋)·c(S2－)=6.25×10-18，则c(S2-)=；又知FeS饱和溶液中c(H+)与c(S2-)之间存在以下限量关系：c2(H+)•c(S2-)=1.0×10-22，则c(H＋)= 。