题目内容
3．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，回收流程如图1：
已知部分物质沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲线如图2：
| 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加入石灰乳调节pH到约3.2，检验Fe3+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将浊液加热到 80℃，趁热过滤
（2）写出还原步骤中加入NaHSO3生成Cu2O固体反应的离子方程式2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+，
（3）当离子浓度小于或等于1×10-5 mol•L-1时可认为沉淀完全，若要使Cr3+完全沉淀则要保持c（OH-）≥4.0×10-9mol•L-1．[已知：Ksp[Cr（OH）3]=6.3×10-31，$\root{3}{63}$≈4.0]．
分析 向泥料中加入稀硫酸，发生反应Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O、CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Cr2O3+3H2SO4=Cr2（SO4）3+3H2O，然后过滤得到滤渣I和滤液，滤液中溶质为Fe2（SO4）3、Cr2（SO4）3、CuSO4，向滤液中加入Ca（OH）2，并调节溶液pH，根据流程图中滤液中含有Cr3+、Cu2+，不含 Fe3+，说明滤渣II中含有Fe（OH）3，硫酸钙属于微溶物，所以沉淀II成分为Fe（OH）3、CaSO4，要使Cr3+、Cu2+不沉淀而Fe3+发生沉淀，根据离子生成沉淀需要pH值知，溶液的pH范围为3.2-4.3之间；向滤液中加入NaHSO3，亚硫酸氢钠具有还原性、铜离子具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成硫酸和砖红色沉淀Cu2O，硫酸和亚硫酸氢根离子反应生成二氧化硫，离子方程式为2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+、HSO3-+H+=SO2↑+H2O，过滤得到Cu2O，向滤液中加入NaOH并调节溶液pH，发生反应Cr3++3OH-=Cr（OH）3↓，滤液X中含有NaOH、Na2SO4，据此分析解答．
解答 解：向泥料中加入稀硫酸，发生反应Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O、CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Cr2O3+3H2SO4=Cr2（SO4）3+3H2O，然后过滤得到滤渣I和滤液，滤液中溶质为Fe2（SO4）3、Cr2（SO4）3、CuSO4，向滤液中加入Ca（OH）2，并调节溶液pH，根据流程图中滤液中含有Cr3+、Cu2+，不含 Fe3+，说明滤渣II中含有Fe（OH）3，硫酸钙属于微溶物，所以沉淀II成分为Fe（OH）3、CaSO4，要使Cr3+、Cu2+不沉淀而Fe3+发生沉淀，根据离子生成沉淀需要pH值知，溶液的pH范围为3.2-4.3之间；向滤液中加入NaHSO3，亚硫酸氢钠具有还原性、铜离子具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成硫酸和砖红色沉淀Cu2O，硫酸和亚硫酸氢根离子反应生成二氧化硫，离子方程式为2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+、HSO3-+H+=SO2↑+H2O，过滤得到Cu2O，向滤液中加入NaOH并调节溶液pH，发生反应Cr3++3OH-=Cr（OH）3↓，滤液X中含有NaOH、Na2SO4．
（1）①根据图表可知铁离子完全沉淀pH为3.2，Cr3+开始沉淀的pH为4.3，所以在除铁操作中，需要除去Fe3+和CaSO4而又不能使得Cr3+沉淀，相关操作：①加入石灰乳调节pH到3.2至4.3之间，检验Fe3+加入硫氰化钾溶液看溶液是否变红，故答案为：3.2； 取适量滤液，加KSCN溶液，若不变红，则说明Fe3+已除尽；②将浊液加热到80℃，由图2可知在80℃时CaSO4的溶解性较小，所以要趁热过滤可以出去CaSO4，故答案为：趁热过滤；
（2）硫酸氢根离子具有强的还原性，能和铜离子之间发生反应生成硫酸根离子以及氧化亚铜，发生的反应为：2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+；故答案为：2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+；
（3）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-）≥$\root{3}{\frac{Ksp}{c（C{r}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{6.31×1{0}^{-31}}{1×1{0}^{-5}}}$=4.0×10-9 mol•L-1，故答案为：4.0×10-9 mol•L-1．
点评 本题考查物质的分离和提纯综合应用，为高考高频点，涉及难溶物的溶解平衡、基本实验操作等知识点，侧重考查分析、计算及实验操作能力，熟悉流程图中涉及的反应、基本操作，难点是溶度积常数计算．
| A． | 从物质的分类角度来看，油条配方中的“矾、碱、盐”均为盐 | |
| B． | 放置过程发生的反应为氧化还原反应 | |
| C． | 放置过程发生的反应中，反应物和生成物均为电解质 | |
| D． | 反应的离子方程式为2Al3++3CO32-═2Al（OH）3↓+3CO2↑ |
实验室用固体NaOH配制0.5mol/L的NaOH溶液500mL，有以下仪器和用品有：①烧杯 ②100mL量筒 ③容量瓶 ④药匙 ⑤玻璃棒 ⑥托盘天平（带砝码）| A． | 某物质不属电解质，就属于非电解质 | |
| B． | SO3溶于水可导电，SO3属于电解质 | |
| C． | 能导电的物质属于电解质，NaCl属于电解质，NaCl晶体可导电 | |
| D． | 已知氧化铝在熔融状态下能导电，则氧化铝在熔融状态下能电离 |
下表给出五种元素的相关信息，根据以下信息填空：| 元素 | 相关信息 |
| T | 基态原子2p能级有3个单电子 |
| W | 基态原子p轨道上成对电子数等于未成对电子数 |
| X | 氢化物常用于刻蚀玻璃 |
| Y | 基态原子核外电子分处6个不同能级，且每个能级均已排满 |
| Z | 原子序数等于X与Y的原子序数之和 |
（2）42gT的单质分子中π键的个数为3NA；在T的最简单氢化物分子中T原子的杂化类型是sp3．研究者预想合成一个纯粹由T元素组成的新物种T5+T3-，若T5+离子中每个氮原子均满足8电子且呈对称结构，以下有关T5+推测正确的是BD（填序号）
A．N5+有24个电子
B．N5+阳离子中存在两个氮氮三键
C．N5+离子中存在三对未成键的电子对
D．N3-离子的空间构型为直线型
（3）TX3是一种无色、无味、无毒且不可燃的气体，在半导体加工，太阳能电池制造和液晶显示器制造中得到广泛应用．它可在Z单质的催化作用下由X2和过量的TH3反应得到，试写出该反应的化学方程式：4NH3+3F2$\frac{\underline{\;Cu\;}}{\;}$NF3+3NH4F．在该反应方程式中的几种物质所属的晶体类型有acd（填序号）．
a．离子晶体 b．原子晶体 c．分子晶体 d．金属晶体
（4）T、W、X 3种元素的电负性由大到小的顺序为F＞O＞N（用元素符号表示）．
（5）Z2+能与T的氢化物写出配位数为4的配离子[Z（TH3）4]2+，该配离子具有对称的空间构型，且离子中的两个TH3被两个Cl取代只能得到一种产物，则[Z（TH3）4]2+的空间构型为正四面体．
（6）X和Y形成的化合物的晶胞结构如图所示，已知晶体的密度为ρ g•cm-3，阿伏加德罗常数为NA，则晶胞边长a=$\root{3}{\frac{312ρ}{{N}_{A}}}$cm．（用ρ、NA的计算式表示）．
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