Question

(14分)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下图:

已知：部分物质沉淀的pH如下表:

CaSO₄的溶解度曲线如图:

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^－5mol· L^－1 l时，可以认为离子沉淀完全。第④步操作中，若要使Cr^3＋完全沉淀，则室温下溶液中a的最小值为      。(已知

（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

(14分)

（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(2分)

（5）Cr2O3＋2AlAl2O3＋2Cr

【解析】

试题分析：（1）向电镀污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)中加入硫酸，氧化铁、CuO、Cr2O3都与硫酸反应生成硫酸铁、硫酸铜和硫酸铬，滤渣Ⅰ是难溶杂质，则滤液I中所含溶质主要有Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3、CuSO4 ；

（2）根据题给信息及表格提供的数据，第②步操作中，加人Ca(OH)2调节溶液的pH目的是使Fe3＋形成沉淀，所以pH值的范围为3.2≤pH＜4.3，向硫酸铁、硫酸铜和硫酸铬溶液中加入Ca(OH)2 ，Fe3＋生成Fe(OH)3 沉淀，硫酸钙微溶，所以滤渣Ⅱ的成分为Fe(OH)3、CaSO4 ；

（3）根据题给信息，向硫酸铜和硫酸铬溶液中加入NaHSO3 ，生成砖红色沉淀说明铜元素的化合价由＋2价得电子生成＋1价的Cu2O，则硫元素必须失电子，生成＋6价的SO42 －，还产生了无色刺激性气味的气体，说明HSO3－ 与H＋反应生成了SO2 ，则第③步操作中发生反应的离子方程式为2H2O＋HSO3－ ＋ 2Cu2＋ = Cu2O↓＋SO42 －＋5H＋ 、HSO3－ ＋ H＋= SO2↑＋ H2O ；

（4） 当离子浓度≤1× 10－5mol· L－1时，可以认为离子沉淀完全，所以c(Cr3＋)=1× 10－5mol· L－1，c(Cr3＋)×C(OH－)3=Ksp[(Cr(OH)3]=6.3×10－31，解得c(OH－)=4.0×10－9，根据Kw=c(H＋)c(OH－)=1×10－14，得c(H＋)=2.5×10－6，pH=5.6；

（5）用铝热法可以冶炼金属铬，则铝热法炼铬的化学方程式为Cr2O3＋2Al Al2O3＋2Cr。

考点：考查工业回收金属铜和铬的工艺流程，铜、铬及化合物的性质。