Question

【題目】銅、鉻都是用途廣泛的金屬．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)）回收金屬銅和鉻的流程如圖甲，已知：部分物質(zhì)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(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）濾液I中所含溶質(zhì)主要有（填化學(xué)式）．
（2）第②步操作中，先加人Ca（OH）2調(diào)節(jié)溶液的pH，調(diào)節(jié)范圍為 ， 然后將濁液加熱至80℃趁熱過(guò)濾，所得濾渣Ⅱ的成分為 ．
（3）第③步操作中，發(fā)現(xiàn)除了生成磚紅色沉淀外，還產(chǎn)生了無(wú)色刺激性氣味的氣體．寫出該步驟中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式
（4）當(dāng)離子濃度≤1×10﹣5molL﹣1l時(shí)，可以認(rèn)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(xué)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(fā)生反應(yīng)Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O、CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Cr2O3+3H2SO4=Cr2（SO4）3+3H2O，然后過(guò)濾得到濾渣I和濾液I，濾液I中溶質(zhì)為Fe2（SO4）3、Cr2（SO4）3、CuSO4 ， 向?yàn)V液中加入Ca（OH）2 ， 并調(diào)節(jié)溶液pH，根據(jù)流程圖中濾液II中含有Cr3+、Cu2+ ， 不含F(xiàn)e3+ ， 說(shuō)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(fā)生沉淀，根據(jù)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?yàn)V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(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和磚紅色沉淀Cu2O，硫酸和亞硫酸氫根離子反應(yīng)生成二氧化硫，離子方程式為2H2O+HSO3﹣+2Cu2+=Cu2O↓+SO42﹣+5H+、HSO3﹣+H+=SO2↑+H2O，過(guò)濾得到Cu2O，向?yàn)V液中加入NaOH并調(diào)節(jié)溶液pH，發(fā)生反應(yīng)Cr3++3OH﹣=Cr（OH）3↓，濾液IV中含有NaOH、Na2SO4 ， （1）通過(guò)以上分析知，濾液I中溶質(zhì)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(shí)Cr3+開始產(chǎn)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(guò)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(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和磚紅色沉淀Cu2O，硫酸和亞硫酸氫根離子反應(yīng)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(dāng)離子濃度≤1×10﹣5molL﹣1時(shí)，可以認(rèn)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(fā)生鋁熱反應(yīng)生成氧化鋁和Cr，反應(yīng)方程式為Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr，所以答案是：Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr．