Question

【題目】銅、鉻都是用途廣泛的金屬．工業上利用電鍍污泥（主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分難溶雜質）回收金屬銅和鉻的流程如圖甲，已知：部分物質沉淀的pH如表：

	Fe3+	Cu2+	Cr3+
開始沉淀pH	2.1	4.7	4.3
完全沉淀pH	3.2	6.7	a

CaSO4的溶解度曲線如圖乙，請回答下列問題：
（1）濾液I中所含溶質主要有（填化學式）．
（2）第②步操作中，先加人Ca（OH）2調節溶液的pH，調節范圍為 ， 然后將濁液加熱至80℃趁熱過濾，所得濾渣Ⅱ的成分為 ．
（3）第③步操作中，發現除了生成磚紅色沉淀外，還產生了無色刺激性氣味的氣體．寫出該步驟中發生反應的離子方程式
（4）當離子濃度≤1×10﹣5molL﹣1l時，可以認為離子沉淀完全．第④步操作中，若要使Cr3+完全沉淀，則室溫下溶液中a的最小值為 ． （已知Kap[Cr（OH）3]=6.3×10﹣31 ， ≈4.0；lg4=0.6）
（5）Cr（OH）3受熱分解為Cr2O3 ， 用鋁熱法可以冶煉金屬鉻．寫出鋁熱法煉鉻的化學方程式 ．

Answer 1

【答案】
（1）Fe2（SO4）3、Cr2（SO4）3、CuSO4
（2）3.2≤pH＜4.3；Fe（OH）3、CaSO4
（3）2H2O+HSO3﹣+2Cu2+=Cu2O↓+SO42﹣+5H+、HSO3﹣+H+=SO2↑+H2O
（4）5.6
（5）Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr
【解析】解：向泥料中加入稀硫酸，發生反應Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O、CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Cr2O3+3H2SO4=Cr2（SO4）3+3H2O，然后過濾得到濾渣I和濾液I，濾液I中溶質為Fe2（SO4）3、Cr2（SO4）3、CuSO4 ， 向濾液中加入Ca（OH）2 ， 并調節溶液pH，根據流程圖中濾液II中含有Cr3+、Cu2+ ， 不含Fe3+ ， 說明濾渣II中含有Fe（OH）3 ， 硫酸鈣屬于微溶物，所以沉淀II成分為Fe（OH）3、CaSO4 ， 要使Cr3+、Cu2+不沉淀而Fe3+發生沉淀，根據離子生成沉淀需要pH值知，溶液的pH范圍為3.2﹣4.3之間；向濾液中加入NaHSO3 ， 亞硫酸氫鈉具有還原性、銅離子具有氧化性，二者發生氧化還原反應生成硫酸和磚紅色沉淀Cu2O，硫酸和亞硫酸氫根離子反應生成二氧化硫，離子方程式為2H2O+HSO3﹣+2Cu2+=Cu2O↓+SO42﹣+5H+、HSO3﹣+H+=SO2↑+H2O，過濾得到Cu2O，向濾液中加入NaOH并調節溶液pH，發生反應Cr3++3OH﹣=Cr（OH）3↓，濾液IV中含有NaOH、Na2SO4 ， （1）通過以上分析知，濾液I中溶質成分為Fe2（SO4）3、Cr2（SO4）3、CuSO4 ， 所以答案是：Fe2（SO4）3、Cr2（SO4）3、CuSO4；（2）Fe3+完全沉淀需要的pH≥3.2，pH=4.3時Cr3+開始產生沉淀，要使鐵離子完全沉淀而其它離子不沉淀，則pH范圍為：3.2≤pH＜4.3，通過以上分析知，沉淀II成分為Fe（OH）3、CaSO4 ， 所以答案是：3.2≤pH＜4.3； Fe（OH）3、CaSO4；（3）亞硫酸氫鈉具有還原性、銅離子具有氧化性，二者發生氧化還原反應生成硫酸和磚紅色沉淀Cu2O，硫酸和亞硫酸氫根離子反應生成二氧化硫，離子方程式為2H2O+HSO3﹣+2Cu2+=Cu2O↓+SO42﹣+5H+、HSO3﹣+H+=SO2↑+H2O，所以答案是：2H2O+HSO3﹣+2Cu2+=Cu2O↓+SO42﹣+5H+、HSO3﹣+H+=SO2↑+H2O；（4）當離子濃度≤1×10﹣5molL﹣1時，可以認為離子沉淀完全，若要使Cr3+完全沉淀，則c（Cr3+）≤1×10﹣5molL﹣1 ， c（OH﹣）= = mol/L=4.0×10﹣9 mol/L，c（H+）= =2.5×10﹣6mol/L，則溶液的pH=﹣lg2.5×10﹣6=5.6，
所以答案是：5.6；（5）Cr2O3和Al高溫下發生鋁熱反應生成氧化鋁和Cr，反應方程式為Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr，所以答案是：Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr．