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，回收流程如下：

已知部分物质沉淀的pH及CaSO₄的溶解度曲线如下：

	Fe3+	Cu2+	Cr3+
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              ；②将浊液加热到80℃，             。
（3）写出还原步骤中加入NaHSO₃生成Cu₂O固体的离子反应方程式         ，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≤1×10^—5 mol?L^-1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，）

Answer 1

（1）CuSO₄   (3分)
（2）①3．2      (2分)          ②趁热过滤   (2分)  
（3）2H₂O +  HSO₃^— +2Cu²⁺=Cu₂O↓+SO₄^2— +5H⁺(3分)； 产生SO₂污染环境(3分)
（4）4．0×10^-9mol/L  (3分)

试题分析：（1）Fe₂O₃、CuO、Cr₂O₃与硫酸反应生成Fe₂(SO₄)₃、CuSO₄、Cr₂(SO₄)₃，所以在浸出过程中除了生成Fe₂(SO₄)₃、Cr₂(SO₄)₃外,主要还有CuSO₄；
（2）①除铁操作中铁离子沉淀完全，而铜离子与铬离子不能沉淀，铁离子沉淀完全的pH是3．2所以调节溶液pH到3．2；80℃时CaSO₄的溶解度已经很小，此时以固体形式存在，若不趁热过滤，温度下降后，CaSO₄的溶解度又增大，重新回到溶液中，达不到除杂目的，所以将浊液加热到80℃，要趁热过滤，以除去CaSO₄
（3）Cu元素以Cu²⁺形式存在于溶液中，加入NaHSO₃二者发生氧化还原反应，生成Cu₂O固体，HSO₃^—被氧化成SO₄^2—，所以离子方程式为2H₂O+HSO₃^— +2Cu²⁺=Cu₂O↓+SO₄^2—+5H⁺；若NaHSO₃过量，则该步骤中Cu²⁺被还原后的溶液酸性增强，则H⁺会与过量的NaHSO₃反应产生SO₂，污染环境；
（4）Cr³⁺完全沉淀时C(Cr³⁺)≤1×10^—5 mol?L^-1,而Ksp[Cr(OH)₃]= C(Cr³⁺)·C(OH^—)³=6．3×10^-31，C(OH^—)³= 6．3×10^-31/ C(Cr³⁺)≥6．3×10^-26,所以C(OH^—) ≥×10^-9=4．0×10^-9。