Question

【題目】實驗室以電鍍廢渣（Cr2O3、CuO、Fe2O3及CaO）為原料制取銅粉和K2Cr2O7的主要流程如圖：

（1）“酸浸”時，所得殘渣的主要成分是___________。

（2）“沉 CuS”時，加入的硫化鈉必須適量，若過量可能產生的后果是_________（用離子方程式表示）。

（3）一水合硫酸四氨合銅加熱到650℃可分解為銅、氨氣、二氧化硫和水以及一種無污染氣體，寫出其化學方程式___________。

（4）“沉CuNH4 SO3”時可用如圖裝置（夾持、加熱儀器略）：

①“沉CuNH4SO3”時，反應液需控制在45℃，合適的加熱方式是____________。

②NaOH溶液的作用是___________。

（5）測定產品中K2Cr2O7含量的方法如下：稱取產品試樣2.0g配成250 mL溶液，用移液管取出25.00 mL于錐形瓶中，加入足量稀硫酸酸化后，再加入幾滴指示劑，用0.1000mol·L–1硫酸亞鐵銨(NH4)2Fe(SO4)2標準液進行滴定，重復進行二次實驗。（已知Cr2O72-被還原為Cr3+）

①若三次實驗消耗(NH4)2Fe(SO4)2標準液的平均體積為25.00mL，則所得產品K2Cr2O7的純度為_____%。[已知M(K2Cr2O7)=294g·mol-1，計算結果保留至小數點后兩位]。

②上述流程中K2Cr2O7發生氧化還原反應后所得溶液中除含有Cr3+外，還含有一定濃度的 Fe3+雜質，可通過加堿調pH的方法使兩者轉化為沉淀。已知c(Cr3+)=2×10–5 mol·L-1，則當溶液中開始析出Cr(OH)3沉淀時Fe3+是否沉淀完全?____________（通過計算說明原因）。{已知：Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31}

Answer 1

【答案】CaSO4 Fe3++S2–==2Fe2++S↓、Fe2++S2-=FeS↓ 3［Cu(NH3)4］SO4·H2O3Cu+2N2↑+8NH3↑+3SO2↑+9H2O↑ 45℃的水浴加熱 吸收SO2，防止污染空氣 61.25% Cr(OH)3開始出現沉淀時，溶液中，Fe3+沉淀完全，c(Fe3+)應小于10-5mol/L，Fe(OH)3沉淀完全時，溶液中，說明Fe3+沉淀完全

【解析】

分析流程圖，電鍍廢渣用硫酸酸浸，殘渣為與硫酸反應后的難溶物或微溶物，結合電鍍廢渣的成分可分析出殘渣主要成分。向濾液中加入適量硫化鈉溶液，進行沉CuS，可知主要發生Cu2++S2-=CuS↓的反應，過濾后濾液和濾渣經不同方式處理。濾液中主要含有Fe3+和Cr3+，經一系列處理，將Fe3+和Cr3+轉化為Cr(OH)3和Fe(OH)3，結合題意，根據二者的溶度積的差異，除去Fe(OH)3，Cr(OH)3經過一系列變化最終得到K2Cr2O7。向濾渣中加入氨水、O2和H2O2，制深藍色的銅氨液，后向銅氨液中加入SO2得到亮黃色片狀的沉CuNH4 SO3，最終經一系列變化得到銅粉。據此進行分析。

（1）電鍍廢渣（Cr2O3、CuO、Fe2O3及CaO）用硫酸酸浸，殘渣為CaSO4等溶解度不大的物質；答案為：CaSO4；

（2）溶液中有Cr3+、Cu2+、Fe3+，加適量Na2S溶液，過濾后，濾液中含有Cr3+、Fe3+，經處理后生成Fe(OH)3、Cr(OH)3。若Na2S溶液過量，可能發生2Fe3++S2-=2Fe2++S↓，再過量，S2-和Fe2+繼續產生沉淀FeS，發生的反應為：Fe2++S2-=FeS↓；答案為：Fe3++S2–==2Fe2++S↓、Fe2++S2-=FeS↓；

（3根據題給信息以及原子守恒可寫出該化學反應方程式為：3［Cu(NH3)4］SO4·H2O3Cu+2N2↑+8NH3↑+3SO2↑+9H2O↑；答案為：3［Cu(NH3)4］SO4·H2O3Cu+2N2↑+8NH3↑+3SO2↑+9H2O↑；

（4）①要控制100℃以下的加熱溫度，且受熱均勻，可選用水浴加熱，沉CuNH4SO3時，反應需控制在45℃，則合適的加熱方式為：45℃的水浴加熱；答案為：45℃的水浴加熱；

②二氧化硫污染空氣，必須吸收，故NaOH溶液的作用是吸收SO2，防止其污染空氣；答案為：吸收SO2，防止污染空氣；

（5）①Cr2O72-作氧化劑，把Fe2+氧化成Fe3+，+6價Cr被還原成Cr3+，反應的離子方程式為：Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O，根據離子反應方程式得：K2Cr2O7的純度=；答案為：61.25%；

②當溶液中Cr(OH)3開始出現沉淀時，溶液中，Fe3+沉淀完全，c(Fe3+)應小于10-5mol/L，Fe(OH)3沉淀完全時，溶液中，說明Fe3+沉淀完全。