Question

【题目】铜、铬都是用途广泛的金属．工业上利用电镀污泥（主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质）回收金属铜和铬的流程如图甲，已知：部分物质沉淀的pH如表：

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

CaSO4的溶解度曲线如图乙，请回答下列问题：
（1）滤液I中所含溶质主要有（填化学式）．
（2）第②步操作中，先加人Ca（OH）2调节溶液的pH，调节范围为 ， 然后将浊液加热至80℃趁热过滤，所得滤渣Ⅱ的成分为 ．
（3）第③步操作中，发现除了生成砖红色沉淀外，还产生了无色刺激性气味的气体．写出该步骤中发生反应的离子方程式
（4）当离子浓度≤1×10﹣5molL﹣1l时，可以认为离子沉淀完全．第④步操作中，若要使Cr3+完全沉淀，则室温下溶液中a的最小值为 ． （已知Kap[Cr（OH）3]=6.3×10﹣31 ， ≈4.0；lg4=0.6）
（5）Cr（OH）3受热分解为Cr2O3 ， 用铝热法可以冶炼金属铬．写出铝热法炼铬的化学方程式 ．

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，发生反应Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O、CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Cr2O3+3H2SO4=Cr2（SO4）3+3H2O，然后过滤得到滤渣I和滤液I，滤液I中溶质为Fe2（SO4）3、Cr2（SO4）3、CuSO4 ， 向滤液中加入Ca（OH）2 ， 并调节溶液pH，根据流程图中滤液II中含有Cr3+、Cu2+ ， 不含Fe3+ ， 说明滤渣II中含有Fe（OH）3 ， 硫酸钙属于微溶物，所以沉淀II成分为Fe（OH）3、CaSO4 ， 要使Cr3+、Cu2+不沉淀而Fe3+发生沉淀，根据离子生成沉淀需要pH值知，溶液的pH范围为3.2﹣4.3之间；向滤液中加入NaHSO3 ， 亚硫酸氢钠具有还原性、铜离子具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成硫酸和砖红色沉淀Cu2O，硫酸和亚硫酸氢根离子反应生成二氧化硫，离子方程式为2H2O+HSO3﹣+2Cu2+=Cu2O↓+SO42﹣+5H+、HSO3﹣+H+=SO2↑+H2O，过滤得到Cu2O，向滤液中加入NaOH并调节溶液pH，发生反应Cr3++3OH﹣=Cr（OH）3↓，滤液IV中含有NaOH、Na2SO4 ， （1）通过以上分析知，滤液I中溶质成分为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时Cr3+开始产生沉淀，要使铁离子完全沉淀而其它离子不沉淀，则pH范围为：3.2≤pH＜4.3，通过以上分析知，沉淀II成分为Fe（OH）3、CaSO4 ， 所以答案是：3.2≤pH＜4.3； Fe（OH）3、CaSO4；（3）亚硫酸氢钠具有还原性、铜离子具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成硫酸和砖红色沉淀Cu2O，硫酸和亚硫酸氢根离子反应生成二氧化硫，离子方程式为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）当离子浓度≤1×10﹣5molL﹣1时，可以认为离子沉淀完全，若要使Cr3+完全沉淀，则c（Cr3+）≤1×10﹣5molL﹣1 ， c（OH﹣）= = mol/L=4.0×10﹣9 mol/L，c（H+）= =2.5×10﹣6mol/L，则溶液的pH=﹣lg2.5×10﹣6=5.6，
所以答案是：5.6；（5）Cr2O3和Al高温下发生铝热反应生成氧化铝和Cr，反应方程式为Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr，所以答案是：Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr．