Question

工業(yè)上利用電鍍污泥（主要含有Fe₂O₃、CuO、Cr₂O₃及部分難溶雜質(zhì)）回收銅和鉻等金屬，回收流程如下：

已知部分物質(zhì)沉淀的pH及CaSO₄的溶解度曲線如圖2：

	Fe3+	Cu2+	Cr3+
開(kāi)始沉淀pH	2.1	4.7	4.3
完全沉淀pH	3.2	6.7	a

（1）在浸出過(guò)程中能生成Cr₂（SO₄）₃、

 

．
（2）在除鐵操作中，需要除去Fe³⁺和CaSO₄（已知CaSO₄的溶解度在80℃較�。�，請(qǐng)完成相關(guān)操作：①加入石灰乳調(diào)節(jié)pH到

 

；②將濁液加熱到80℃，

 

．
（3）寫(xiě)出還原步驟中加入NaHSO₃生成Cu₂O固體的離子反應(yīng)方程式

 

，此步驟中加入NaHSO₃得到Cu₂O的產(chǎn)率為95%，若NaHSO₃過(guò)量，除了浪費(fèi)試劑外，還會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題是

 

．
（4）化學(xué)需氧量（COD）可量度水體受有機(jī)污染的程度．用K₂Cr₂O₇作強(qiáng)氧化劑處理水樣時(shí)所消耗的K₂Cr₂O₇的量，可換算成相當(dāng)于O₂的含量（以mg?L^-1計(jì)．）
①處理時(shí)，水樣應(yīng)先酸化，最好選用

 

（填“稀硝酸”、“稀硫酸”或“稀鹽酸”）酸化．
②在該條件下，Cr₂O₇^2-最終轉(zhuǎn)化為Cr³⁺．取水樣100mL，消耗了10mL0.025mol?L^-1K₂Cr₂O₇溶液．則該水樣的COD為

 

mg?L^-1．

Answer 1

考點(diǎn)：金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,控制單因變量法

分析：污泥（主要含有Fe₂O₃、CuO、Cr₂O₃及部分難溶雜質(zhì)）回收銅和鉻等金屬，在污泥中加入硫酸酸浸，過(guò)濾，在濾液中加入熟石灰調(diào)節(jié)溶液PH沉淀鐵離子，加入亞硫酸氫鈉還原得到氧化亞銅，用來(lái)制備銅，加入氫氧化鈣調(diào)節(jié)溶液PH得到氫氧化鉻，得到金屬鉻；
（1）根據(jù)氧化銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水、Fe₂O₃與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)圖表可知鐵離子完全沉淀pH為3.2以及溫度越高；
（3）亞硫酸氫根離子具有強(qiáng)的還原性，能和銅離子之間發(fā)生反應(yīng)生成硫酸根離子以及氧化亞銅；
（4）①K₂Cr₂0₇具有強(qiáng)氧化性，應(yīng)用稀硫酸酸化；
②根據(jù)得失電子守恒折算成氧氣的量，進(jìn)而計(jì)算化學(xué)需氧量．

解答： 解：污泥（主要含有Fe₂O₃、CuO、Cr₂O₃及部分難溶雜質(zhì)）回收銅和鉻等金屬，在污泥中加入硫酸酸浸，過(guò)濾，在濾液中加入熟石灰調(diào)節(jié)溶液PH沉淀鐵離子，加入亞硫酸氫鈉還原得到氧化亞銅，用來(lái)制備銅，加入氫氧化鈣調(diào)節(jié)溶液PH得到氫氧化鉻，得到金屬鉻；
（1）氧化銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水，Cr₂O₃與硫酸反應(yīng)生成硫酸鉻和水，氧化鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，所以在浸出過(guò)程中除了生成Cr₂（SO₄）₃外，主要還有CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃；
故答案為：CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃；
（2）根據(jù)圖表可知鐵離子完全沉淀pH為3.2，所以在除鐵操作中，需要除去Fe³⁺和CaSO₄，相關(guān)操作：①加入石灰乳調(diào)節(jié)pH到3.2～4.3；②將濁液加熱到80℃，趁熱過(guò)濾；
故答案為：3.2～4.3；趁熱過(guò)濾；
（3）硫酸氫根離子具有強(qiáng)的還原性，能和銅離子之間發(fā)生反應(yīng)生成硫酸根離子以及氧化亞銅，發(fā)生的反應(yīng)為：2H₂O+HSO₃^-+2Cu²⁺=Cu₂O↓+SO₄^2-+5H⁺，在酸性環(huán)境下，亞硫酸氫根離子和氫離子之間反應(yīng)生成的二氧化硫具有毒性，能污染空氣，
故答案為：2H₂O+HSO₃^-+2Cu²⁺=Cu₂O↓+SO₄^2-+5H⁺；產(chǎn)生SO₂污染環(huán)境；
（4）①K₂Cr₂0₇具有強(qiáng)氧化性，能氧化氯離子，硝酸具有強(qiáng)氧化性，干擾水樣的COD測(cè)定，所以加入硫酸酸化，故答案為：稀硫酸；
②n（K₂Cr₂O₇）=0.01L×0.02500mol/L=2.5×10^-4mol，Cr₂O₇^2-最終轉(zhuǎn)化為Cr³⁺，得電子：2×（6-3）×2.5×10^-4mol=1.5×10^-3mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移，相等于

1

4

×1.5×10^-3mol氧氣，m（O₂）=

1

4

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

12mg

0.1L

=120mg?L^-1，
故答案為：120．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了離子方程式的書(shū)寫(xiě)、物質(zhì)的分離、氧化還原計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，題目難度中等，注意會(huì)運(yùn)用溶液的pH值對(duì)溶液中的離子進(jìn)行分離，除雜的原則是：除去雜質(zhì)且不引進(jìn)新的雜質(zhì)．（4）注意利用電子守恒解答．