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）在浸出过程中能生成Cr₂（SO₄）₃、

 

．
（2）在除铁操作中，需要除去Fe³⁺和CaSO₄（已知CaSO₄的溶解度在80℃较小），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）化学需氧量（COD）可量度水体受有机污染的程度．用K₂Cr₂O₇作强氧化剂处理水样时所消耗的K₂Cr₂O₇的量，可换算成相当于O₂的含量（以mg?L^-1计．）
①处理时，水样应先酸化，最好选用

 

（填“稀硝酸”、“稀硫酸”或“稀盐酸”）酸化．
②在该条件下，Cr₂O₇^2-最终转化为Cr³⁺．取水样100mL，消耗了10mL0.025mol?L^-1K₂Cr₂O₇溶液．则该水样的COD为

 

mg?L^-1．

Answer 1

考点：金属的回收与环境、资源保护

专题：实验设计题,控制单因变量法

分析：污泥（主要含有Fe₂O₃、CuO、Cr₂O₃及部分难溶杂质）回收铜和铬等金属，在污泥中加入硫酸酸浸，过滤，在滤液中加入熟石灰调节溶液PH沉淀铁离子，加入亚硫酸氢钠还原得到氧化亚铜，用来制备铜，加入氢氧化钙调节溶液PH得到氢氧化铬，得到金属铬；
（1）根据氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜和水、Fe₂O₃与硫酸反应生成硫酸铁和水进行解答；
（2）根据图表可知铁离子完全沉淀pH为3.2以及温度越高；
（3）亚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；
（4）①K₂Cr₂0₇具有强氧化性，应用稀硫酸酸化；
②根据得失电子守恒折算成氧气的量，进而计算化学需氧量．

解答： 解：污泥（主要含有Fe₂O₃、CuO、Cr₂O₃及部分难溶杂质）回收铜和铬等金属，在污泥中加入硫酸酸浸，过滤，在滤液中加入熟石灰调节溶液PH沉淀铁离子，加入亚硫酸氢钠还原得到氧化亚铜，用来制备铜，加入氢氧化钙调节溶液PH得到氢氧化铬，得到金属铬；
（1）氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜和水，Cr₂O₃与硫酸反应生成硫酸铬和水，氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，所以在浸出过程中除了生成Cr₂（SO₄）₃外，主要还有CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃；
故答案为：CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃；
（2）根据图表可知铁离子完全沉淀pH为3.2，所以在除铁操作中，需要除去Fe³⁺和CaSO₄，相关操作：①加入石灰乳调节pH到3.2～4.3；②将浊液加热到80℃，趁热过滤；
故答案为：3.2～4.3；趁热过滤；
（3）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↓+SO₄^2-+5H⁺，在酸性环境下，亚硫酸氢根离子和氢离子之间反应生成的二氧化硫具有毒性，能污染空气，
故答案为：2H₂O+HSO₃^-+2Cu²⁺=Cu₂O↓+SO₄^2-+5H⁺；产生SO₂污染环境；
（4）①K₂Cr₂0₇具有强氧化性，能氧化氯离子，硝酸具有强氧化性，干扰水样的COD测定，所以加入硫酸酸化，故答案为：稀硫酸；
②n（K₂Cr₂O₇）=0.01L×0.02500mol/L=2.5×10^-4mol，Cr₂O₇^2-最终转化为Cr³⁺，得电子：2×（6-3）×2.5×10^-4mol=1.5×10^-3mol，根据电子转移，相等于

1

4

×1.5×10^-3mol氧气，m（O₂）=

1

4

×1.5×10^-3mol×32g/mol=1.2×10^-2g=12mg，所以：COD=

12mg

0.1L

=120mg?L^-1，
故答案为：120．

点评：本题考查了离子方程式的书写、物质的分离、氧化还原计算等知识点，题目难度中等，注意会运用溶液的pH值对溶液中的离子进行分离，除杂的原则是：除去杂质且不引进新的杂质．（4）注意利用电子守恒解答．