Question

15．不銹鋼表面用硝酸和氫氟酸的混酸處理后，產生的酸洗廢液中含有Fe³⁺、Ni²⁺、NO₃^-、F^-和+6價鉻的含氧酸根離子等．如圖是綜合利用該酸洗廢液的工藝流程：

已知：
①金屬離子開始沉淀和沉淀完全時的pH：

	Fe3+	Ni2+	Cr3+
開始沉淀	1.5	6.7	4.0
沉淀完全	3.4	9.5	6.9

②Ni²⁺與足量氨水的反應為：Ni²⁺+6NH₃?[Ni（NH₃）₆]²⁺
（1）再生酸中含有硝酸、氫氟酸，采取減壓蒸餾的原因是降低蒸餾的溫度以減少硝酸的分解．
（2）利用廢氧化鐵（主要成分為Fe₂O₃）代替燒堿調節(jié)pH的好處是實現(xiàn)廢物利用，降低生產成本．
（3）請寫出“轉化”時NaHSO₃與Cr₂O₇^2-發(fā)生反應的離子反應方程式：Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-+5H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O．
（4）已知[Ni（NH₃）₆]²⁺為難電離的絡合離子，則“沉鎳”的離子方程式為：[Ni（NH₃）₆]²⁺+S^2-=NiS↓+6NH₃．
（5）濾渣3的主要成分為CaF₂、Ca（OH）₂和CaSO₄．
（6）經檢測，最后的殘液中c（Ca²⁺）=0.004mol•L^-1，則殘液中F^-濃度為1.9mg•L^-1，符合（填“符合”或“不符合”）排放標準[已知K_sp（CaF₂）=4×10^-11 mol³•L^-3，國家排放標準要求氟離子濃度小于10mg•L^-1]．

Answer 1

分析 酸洗廢液中含有Fe³⁺、Ni²⁺、NO₃^-、F^-和+6價鉻的含氧酸根離子等，加入濃硫酸減壓蒸餾減少硝酸分解，得到再生酸，在溶液中加入廢氧化鐵調節(jié)溶液PH=3.5，使鐵離子全部沉淀，過濾得到濾渣Ⅰ，濾液中加入NaHSO₃與Cr₂O₇^2-發(fā)生反應收藏鉻離子，加入足量氨水沉淀鉻離子形成氫氧化鉻沉淀，過濾后的濾液中加入Na₂S沉淀鎳，過濾得到濾液中加入石灰漿沉淀得到濾渣3CaF₂、Ca（OH）₂和CaSO₄，
（1）分析可知再生酸是難揮發(fā)性的濃硫酸反應后生成易揮發(fā)性的硝酸和弱酸HF；
（2）廢物利用，提高經濟效益；
（3）轉化時NaHSO₃與Cr₂O₇^2-發(fā)生氧化還原，反應生成鉻離子=硫酸根離子和水；
（4）Ni²⁺與足量氨水的反應為：Ni²⁺+6NH₃?[Ni（NH₃）₆]²⁺，加入Na₂S會生成更難溶的NiS；
（5）分析可知濾渣3為生成的CaF2沉淀，微溶于水的氫氧化鈣和硫酸鈣；
（6）依據溶度積常數計算F^-離子濃度，依據國家排放標準要求氟離子濃度小于10mg•L^-1分析判斷；

解答 解：酸洗廢液中含有Fe³⁺、Ni²⁺、NO₃^-、F^-和+6價鉻的含氧酸根離子等，加入濃硫酸減壓蒸餾減少硝酸分解，得到再生酸，在溶液中加入廢氧化鐵調節(jié)溶液PH=3.5，使鐵離子全部沉淀，過濾得到濾渣Ⅰ，濾液中加入NaHSO₃與Cr₂O₇^2-發(fā)生反應收藏鉻離子，加入足量氨水沉淀鉻離子形成氫氧化鉻沉淀，過濾后的濾液中加入Na₂S沉淀鎳，過濾得到濾液中加入石灰漿沉淀得到濾渣3CaF₂、Ca（OH）₂和CaSO₄，
（1）分析可知再生酸是硝酸根離子和難揮發(fā)性的濃硫酸反應后生成易揮發(fā)性的硝酸，F(xiàn)^-離子結合氫離子生成弱酸HF，再生酸為HNO₃、HF，采取減壓蒸餾的原因是降低蒸餾的溫度以減少硝酸的分解，
故答案為：硝酸、氫氟酸；降低蒸餾的溫度以減少硝酸的分解；
（2）利用廢氧化鐵（主要成分為Fe₃O₄）代替燒堿調節(jié)pH的好處是廢物利用，提高經濟效益，降低生產成本，
故答案為：廢物利用，降低生產成本；
（3）轉化時NaHSO₃與Cr₂O₇^2-發(fā)生氧化還原，反應生成鉻離子、硫酸根離子和水，反應的離子方程式為：Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-+5H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-+5H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O；
（4）Ni²⁺與足量氨水的反應為：Ni²⁺+6NH₃?[Ni（NH₃）₆]²⁺，加入Na₂S會生成更難溶的NiS，“沉鎳”的離子方程式為：[Ni（NH₃）₆]²⁺+S^2-=NiS↓+6NH₃，
故答案為：[Ni（NH₃）₆]²⁺+S^2-=NiS↓+6NH₃；
（5）分析可知濾渣3為生成的CaF₂沉淀，微溶于水的氫氧化鈣和硫酸鈣，濾渣3的主要成分為CaF₂、Ca（OH）₂和CaSO₄，
故答案為：CaSO₄；
（6）依據溶度積常數計算F^-離子濃度，Ksp=c（Ca²⁺）c（F^-）²=4×10^-11 mol³•L^-3，殘液中c（Ca²⁺）=0.004mol•L^-1，則c（F^-）=$\frac{4×1{0}^{-11}}{0.004}$=1×10^-4mol/L=1×10^-4mol/L×19g/mol=0.0019g/L=1.9mg/L，依據國家排放標準要求氟離子濃度小于10mg•L^-1分析判斷1.9mg/L＜10mg•L^-1，符合國家標準，
故答案為：1.9，符合；

點評 本題考查了物質的分離和提純方法分析、實驗基本操作的理解應用，主要是離子分離方法和條件的判斷，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．