题目内容

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,)

(1)CuSO4   (3分)
(2)①3.2      (2分)          ②趁热过滤   (2分)  
(3)2H2O +  HSO3— +2Cu2+=Cu2O↓+SO42— +5H+(3分); 产生SO2污染环境(3分)
(4)4.0×10-9mol/L  (3分)

解析试题分析:(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SO42—,所以离子方程式为2H2O+HSO3— +2Cu2+=Cu2O↓+SO42—+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。
考点:考查对工业流程的分析,反应产物、pH的判断,Ksp的有关计算,离子方程式的书写

练习册系列答案
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(1)⑤中溶液金属阳离子的检验方法是                                。
(2)步骤③被沉淀的离子为(填离子符号)                             。
(3)在反应器①中,二氧化硅与纯碱反应的化学方程式为:                  。
(4)烟道气中的CO2可与H2合成甲醇。CH3OH、H2的燃烧热分别为:ΔH=-725.5 kJ/mol、ΔH=-285.8 kJ/mol,写出工业上以CO2、H2合成CH3OH的热化学方程式:            。
(5)2011年云南曲靖的铬污染事件,说明含铬废渣(废水)的随意排放对人类生存环境有极大的危害。电解法是处理铬污染的一种方法,金属铁作阳极、石墨作阴极电解含Cr2O72-的酸性废水,一段时间后产生Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀。
①写出电解法处理废水的总反应的离子方程式                               。
②已知Cr(OH)3的Ksp=6.3×10–31,若地表水铬含量最高限值是0.1 mg/L,要使溶液中c(Cr3+)降到符合地表水限值,须调节溶液的c(OH-)≥     mol/L(只写计算表达式)。

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