题目内容
【题目】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,回收流程如下:
已知部分物质沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲线如下:
(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将浊液加热到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)当离子浓度小于或等于1×10-5mol·L-1时可认为沉淀完全,若要使Cr3+完全沉淀则要保持 c(OH-)≥______。[已知:Ksp[Cr(OH)3]=6.3×10-31,≈4.0]。
【答案】(1)CuSO4 (2)①3.2 取适量滤液,加KSCN溶液,若不变红,则说明Fe3+已除 ②趁热过滤
(3)2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+ 产生SO2,污染环境 (4)4.0×10-9mol·L-1
【解析】
试题分析:(1)向电镀污泥中加入硫酸,氧化铁、CuO、Cr2O3都与硫酸反应生成硫酸铁、硫酸铜和硫酸铬,滤渣Ⅰ是难溶杂质,则滤液I中所含溶质主要有Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3、CuSO4 ;
(2)①根据题给信息及表格提供的数据,第②步操作中,加人Ca(OH)2调节溶液的pH目的是使Fe3+形成沉淀,所以pH值的范围为3.2≤pH<4.3;检验铁离子已经除尽的操作是取适量滤液,加KSCN溶液,若不变红,则说明Fe3+已除尽;②硫酸钙的溶解度随温度的升高而降低,因此将浊液加热到80℃后趁热过滤。
(3)根据题给信息,向硫酸铜和硫酸铬溶液中加入NaHSO3,生成砖红色沉淀说明铜元素的化合价由+2价得电子生成+1价的Cu2O,则硫元素必须失电子,生成+6价的SO42 -,还产生了无色刺激性气味的气体,说明HSO3- 与H+反应生成了SO2 ,则加入NaHSO3生成Cu2O固体反应的离子方程式为2H2O+HSO3- + 2Cu2+=Cu2O↓+SO42 -+5H+;若NaHSO3过量,除了浪费试剂外,还会出现的问题是产生SO2,污染环境;
(4)当离子浓度≤1×10-5mol/L时,可以认为离子沉淀完全,所以c(Cr3+)=1×10-5mol/L,c(Cr3+)×c(OH-)3=Ksp[(Cr(OH)3]=6.3×10-31,解得c(OH-)=4.0×10-9mol/L。