Question

4．电镀污泥中包含大量难以降解的贵重金属离子，如Zn²⁺、Pb²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Ca²⁺等．在回收过程中，如果对其处理不当或者未经处理就进行填埋，将会给环境和社会带来极大的危害．以下是回收流程：

已知：
①各离子开始沉淀和完全沉淀的pH值如下表：

离子	Fe2+	Fe3+	Cr3+	Zn2+
开始沉淀的pH值	5.9	2.3	3.9	5.7
完全沉淀的pH值	8.3	3.2	5.6	8.3

②温度对各离子的浸出率影响如图：

（1）请写出步骤①除铅的离子方程式：Pb²⁺+SO₄^2-=PbSO₄↓．
（2）步骤②加入双氧水的离子反应方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，调pH的范围是3.2～3.9．
（3）步骤③加入ZnO调pH的原理是（用离子方程式表示）Cr³⁺+3H₂O?Cr（OH）₃+3H⁺、ZnO+2H⁺=Zn²⁺+H₂O；铬泥的主要成分是Cr（OH）₃．
（4）步骤④的操作方法是蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥．
（5）由图可以看出在硫酸浸出Ca²⁺、Cr³⁺离子的过程中，Ca²⁺离子浸出率随温度的升高而减小，其原因是硫酸钙是微溶物且溶解度超过30℃以后，温度越高，溶解度越低，Cr³⁺离子浸出率受温度影响较小，可在常温下浸出，但在实验过程中为了降低溶液的黏度，改善浸出液的过滤性能，浸出液的温度维持在40-50℃，浸出流程中虽然没有加热设备，但仍能使浸出液保持在40-50℃的原因是浓硫酸稀释过程中会放出大量的热，浸出渣的主要成分是硫酸铅、硫酸钙．

Answer 1

分析 镀污泥中包含大量难以降解的贵重金属离子，如Zn²⁺、Pb²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Ca²⁺等，由流程可知，步骤①加水，再加浓硫酸，生成硫酸铅和硫酸钙，铅离子、钙离子沉淀下来，步骤②是过滤后向滤液中加入双氧水氧化亚铁离子，得到三价铁离子，再加氧化锌调节PH值为3.2到3.9，将三价铁离子全部沉淀，步骤③继续加入ZnO调pH到5.6，使铬离子全部沉淀，过滤得到的滤液中含有锌离子，通过蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥得到产品，据此解答．

解答 解：（1）步骤①加水，再加浓硫酸，生成硫酸铅沉淀，离子方程式为：Pb²⁺+SO₄^2-=PbSO₄↓，
故答案为：Pb²⁺+SO₄^2-=PbSO₄↓；
（2）步骤②加入双氧水是为氧化亚铁离子，离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，根据金属离子沉淀的PH值可知三价铁离子沉淀完全时，铬离子、锌离子不会沉淀，则加氧化锌调节PH值为3.2到3.9，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；3.2～3.9；
（3）铬离子水解离子方程式为：Cr³⁺+3H₂O?Cr（OH）₃+3H⁺，步骤③加入ZnO消耗氢离子，ZnO+2H⁺=Zn²⁺+H₂O，平衡正向移动，铬离子沉淀完全，铬泥的主要成分是氢氧化铬，
故答案为：Cr³⁺+3H₂O?Cr（OH）₃+3H⁺、ZnO+2H⁺=Zn²⁺+H₂O；Cr（OH）₃；
（4）过滤得到的滤液为硫酸锌溶液，步骤④通过蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥得到硫酸锌结晶水合物，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤；
（5）Ca²⁺离子浸出率随温度的升高而减小，其原因是硫酸钙是微溶物且溶解度超过30℃以后，温度越高，溶解度越低；浓硫酸稀释过程中会放出大量的热，可让浸出液的温度维持在40-50℃，浸出渣的主要成分是硫酸铅、硫酸钙，
故答案为：硫酸钙是微溶物且溶解度超过30℃以后，温度越高，溶解度越低；浓硫酸稀释过程中会放出大量的热；硫酸铅、硫酸钙．

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用，为高频考点，把握流程分析及混合物分离方法、发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．