Question

下面是某工厂利用电镀污泥（主要含有Fe₂O₃、CuO、Cr₂O₃及部分难溶杂质）回收铜和铬的流程：

请回答下列问题：

已知部分物质沉淀的pH及CaSO₄的溶解度曲线如下：

（1）在浸出过程中除生成Cr₂(SO₄)₃外，主要还生成__________________。

（2）流程中“第一次调节“pH”是为了除去Fe³⁺，所加试剂X可以是_______（任写一种）。当离子浓度小于或等于1×10^-5时可认为沉淀完全，若要使Fe³⁺完全沉淀，则应调节溶液pH≥__________已知（K_sp[Fe(OH)₃]=8×10^-38，1g2=0.3）

（3）写出还原步骤中生成Cu₂O沉淀反应的离子方程式______________________________。此步骤中若NaHSO₃过量。除了浪费试剂外，还可能出现的问题是________________________。

（4）流程中“第二次调节pH”应小于9，因为Cr(OH)₃是两性氢氧化物，试写出Cr(OH)₃与NaOH溶液反应的离子方程式___________________________。

（5）Cr(OH)₃受热分解为Cr₂O₃，再用铝热法可以得到金属Cr。写出其中用铝热法冶炼得到金属Cr的化学方程式________________________________。

（6）化学需氧量(COD)可量度水体受有机物污染的程度，以K₂Cr₂O₇作强氧化剂处理水样时所消耗的K₂Cr₂O₇的量换算成相当于O₂的含量（以mg·L^-1计）来计量。

①处理时，水样应先酸化，最好选用__________（选填“稀硝酸”、“稀硫酸”或“稀盐酸”）酸化。

②在该条件下，Cr₂O₇^2-最终转化为Cr³⁺、取水样100mL，处理该水样时消耗了10mL0.025 mol·L^-1 K₂Cr₂O₇溶液。则该水样的COD为__________ mg·L^-1。

Answer

Fe2(SO4)3、CuSO4 CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cr2O3等（其它合理答案亦可） 3.3 2Cu2+ +HSO3- +2H2O== Cu2O↓+ SO42-+ 5H+ 产生SO2，污染环境（或Cu2O与H+反应）（其它合理答案亦可得） Cr(OH)3 + OH—== CrO2—+ 2H2O [或Cr(OH)3 + OH—= Cr(OH)4—] Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr 稀硫酸 120

【解析】试题分析：（1）在浸出过程中Fe2O3、CuO、Cr2O3与硫酸反应生成Fe2(SO4)3、CuSO4、Cr2(SO4)3；（2）根据流程图“第一次调节“pH”后溶液中含有Cu2+、Cr3+，除去Fe3+后不能引入新杂质；根据Ksp[Fe(OH)3]可计算Fe3+离子浓度小于或等于1×10-5时OH—的浓度；（3）还原步骤中Cu2+被HSO3-还原为Cu2O；NaHSO3与酸反应生成SO2；（4）Cr(OH)3是两性氢氧化物，Cr(OH)3与氢氧化钠反应生成NaCrO2；（5）Cr2O3与铝反应生成氧化铝和Cr；（6）①硝酸是氧化性酸,K2Cr2O7能氧化盐酸；②根据电子守恒 ，1mol K2Cr2O7相当于1.5molO2。

解析：（1）在浸出过程中Fe2O3、CuO、Cr2O3与硫酸反应生成Fe2(SO4)3、CuSO4、Cr2(SO4)3，所以除生成Cr2(SO4)3外，主要还生成Fe2(SO4)3、CuSO4；（2）根据流程图“第一次调节“pH”后溶液中含有Cu2+、Cr3+，除去Fe3+后不能引入新杂质，所以加入的试剂可以是CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cr2O3等；Fe3+离子浓度小于或等于1×10-5时OH—的浓度是 ，c(H+)= ，所以PH=3.3；（3）还原步骤中Cu2+被HSO3-还原为Cu2O，离子方程式是2Cu2+ +HSO3- +2H2O== Cu2O↓+ SO42-+ 5H+；若NaHSO3过量，NaHSO3与酸反应生成SO2，污染环境；（4）Cr(OH)3是两性氢氧化物，Cr(OH)3与氢氧化钠反应生成NaCrO2，反应离子方程式是Cr(OH)3 + OH—== CrO2—+ 2H2O；（5）Cr2O3与铝反应生成氧化铝和Cr，反应方程式是Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr；（6）①硝酸是氧化性酸,K2Cr2O7能氧化盐酸，所以最好选用稀硫酸酸化水样；②根据电子守恒 ，1mol K2Cr2O7相当于1.5molO2，10mL0.025 mol·L-1 K2Cr2O7溶液相当于 O2，该水样的COD为 mg·L-1。