Question

15．工業(yè)上利用電鍍污泥（主要含有Fe₂O₃、CuO、Cr₂O₃及部分難溶雜質(zhì)）回收銅和鉻等金屬，回收流程如圖1：

已知部分物質(zhì)沉淀的pH如下表，CaSO₄的溶解度曲線如圖2：

物質(zhì)	Fe3+	Cu2+	Cr3+
開始沉淀pH	2.1	4.7	4.3
完全沉淀pH	3.2	6.7	a

（1）在浸出過程中除了生成Fe₂（SO₄）₃、Cr₂（SO₄）₃外，主要還有CuSO₄．
（2）在除鐵操作中，需要除去Fe³⁺和CaSO₄，請完成相關(guān)操作：
①加入石灰乳調(diào)節(jié)pH范圍是3.2～4.3，檢驗Fe³⁺已經(jīng)除盡的操作是取適量濾液，加KSCN溶液，若不變紅，則說明Fe³⁺已除；
②將濁液加熱到80℃，趁熱過濾
（3）寫出還原步驟中加入NaHSO₃生成Cu₂O固體反應(yīng)的離子方程式：2H₂O+HSO₃^-+2Cu²⁺=Cu₂O↓+SO₄^2-+5H⁺，此步驟中加入NaHSO₃得到Cu₂O的產(chǎn)率為95%，若NaHSO₃過量，除了浪費試劑外，還會出現(xiàn)的問題是產(chǎn)生SO₂污染環(huán)境．
（4）當(dāng)離子濃度小于或等于1×10^-5mol•L^-1時可認(rèn)為沉淀完全，若要使Cr³⁺完全沉淀則要保持c（OH^-）≥4.0×10^-9 mol•L^-1．[已知：K_sp[Cr（OH）₃]=6.3×10^-31，$\root{3}{63}$≈4.0]．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氧化銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水進(jìn)行解答，向電鍍污泥中加入硫酸，氧化鐵、CuO、Cr₂O₃都與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵、硫酸銅和硫酸鉻；
（2）根據(jù)圖表可知鐵離子完全沉淀pH為3.2，Cr³⁺開始沉淀PH=4.3，所以在除鐵操作中，需要除去Fe³⁺和CaSO₄，硫酸鈣溶解度隨升高溫度減小，易于除去；
（3）亞硫酸氫根離子具有強的還原性，能和銅離子之間發(fā)生反應(yīng)生成硫酸根離子以及氧化亞銅，過量的碳酸氫根離子和酸反應(yīng)會生成二氧化硫氣體；
（4）根據(jù)Ksp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）•（OH^-）³來計算回答．

解答 解：（1）向電鍍污泥中加入硫酸，氧化鐵、CuO、Cr₂O₃都與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵、硫酸銅和硫酸鉻，濾渣Ⅰ是難溶雜質(zhì)，氧化銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水，所以在浸出過程中除了生成Fe₂（SO₄）₃、Cr₂（SO₄）₃外，主要還有硫酸銅，
故答案為：CuSO₄；
（2）根據(jù)圖表可知鐵離子完全沉淀pH為3.2，Cr³⁺開始沉淀PH=4.3，所以在除鐵操作中，需要除去Fe³⁺和CaSO₄，相關(guān)操作：
①加入石灰乳調(diào)節(jié)pH到3.2～4.3，檢驗Fe³⁺已經(jīng)除盡的操作是：取適量濾液，加KSCN溶液，若不變紅，則說明Fe³⁺已除，
故答案為：3.2～4.3；取適量濾液，加KSCN溶液，若不變紅，則說明Fe³⁺已除；
②將濁液加熱到80，為避免溶質(zhì)損失，硫酸鈣溶解度隨溫度升高減小，需要趁熱過濾，
故答案為：趁熱過濾；
（3）硫酸氫根離子具有強的還原性，能和銅離子之間發(fā)生反應(yīng)生成硫酸根離子以及氧化亞銅，發(fā)生的反應(yīng)為：2H₂O+HSO₃^-+2Cu²⁺=Cu₂O↓+SO₄^2-+5H⁺，在酸性環(huán)境下，亞硫酸氫根離子和氫離子之間反應(yīng)生成的二氧化硫具有毒性，能污染空氣，
故答案為：2H₂O+HSO₃^-+2Cu²⁺=Cu₂O↓+SO₄^2-+5H⁺；產(chǎn)生SO₂污染環(huán)境；
（4）當(dāng)離子濃度≤1×10^-5 mol•L^-1認(rèn)為沉淀完全，若要使Cr³⁺完全沉淀則要保持c（OH^-）≥$\root{3}{\frac{Ksp}{c（C{r}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{6.3×1{0}^{-31}}{1×1{0}^{-5}}}$=4.0×10^-9 mol•L^-1，
故答案為：4.0×10^-9 mol•L^-1．

點評 本題考查了離子方程式的書寫、物質(zhì)的分離等知識點，題目難度中等，注意會運用溶液的pH值對溶液中的離子進(jìn)行分離，除雜的原則是：除去雜質(zhì)且不引進(jìn)新的雜質(zhì)．