Question

【題目】下面是某工廠利用電鍍污泥（主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分難溶雜質）回收銅和鉻的流程：

請回答下列問題：

已知部分物質沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲線如下：

（1）在浸出過程中除生成Cr2(SO4)3外，主要還生成__________________。

（2）流程中“第一次調節“pH”是為了除去Fe3+，所加試劑X可以是_______（任寫一種）。當離子濃度小于或等于1×10-5時可認為沉淀完全，若要使Fe3+完全沉淀，則應調節溶液pH≥__________已知（Ksp[Fe(OH)3]=8×10-38，1g2=0.3）

（3）寫出還原步驟中生成Cu2O沉淀反應的離子方程式______________________________。此步驟中若NaHSO3過量。除了浪費試劑外，還可能出現的問題是________________________。

（4）流程中“第二次調節pH”應小于9，因為Cr(OH)3是兩性氫氧化物，試寫出Cr(OH)3與NaOH溶液反應的離子方程式___________________________。

（5）Cr(OH)3受熱分解為Cr2O3，再用鋁熱法可以得到金屬Cr。寫出其中用鋁熱法冶煉得到金屬Cr的化學方程式________________________________。

（6）化學需氧量(COD)可量度水體受有機物污染的程度，以K2Cr2O7作強氧化劑處理水樣時所消耗的K2Cr2O7的量換算成相當于O2的含量（以mg·L-1計）來計量。

①處理時，水樣應先酸化，最好選用__________（選填“稀硝酸”、“稀硫酸”或“稀鹽酸”）酸化。

②在該條件下，Cr2O72-最終轉化為Cr3+、取水樣100mL，處理該水樣時消耗了10mL0.025 mol·L-1 K2Cr2O7溶液。則該水樣的COD為__________ mg·L-1。

Answer 1

【答案】 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+ 產生SO2，污染環境（或Cu2O與H+反應）（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】試題分析：（1）在浸出過程中Fe2O3、CuO、Cr2O3與硫酸反應生成Fe2(SO4)3、CuSO4、Cr2(SO4)3；（2）根據流程圖“第一次調節“pH”后溶液中含有Cu2+、Cr3+，除去Fe3+后不能引入新雜質；根據Ksp[Fe(OH)3]可計算Fe3+離子濃度小于或等于1×10-5時OH—的濃度；（3）還原步驟中Cu2+被HSO3-還原為Cu2O；NaHSO3與酸反應生成SO2；（4）Cr(OH)3是兩性氫氧化物，Cr(OH)3與氫氧化鈉反應生成NaCrO2；（5）Cr2O3與鋁反應生成氧化鋁和Cr；（6）①硝酸是氧化性酸,K2Cr2O7能氧化鹽酸；②根據電子守恒 ，1mol K2Cr2O7相當于1.5molO2。

解析：（1）在浸出過程中Fe2O3、CuO、Cr2O3與硫酸反應生成Fe2(SO4)3、CuSO4、Cr2(SO4)3，所以除生成Cr2(SO4)3外，主要還生成Fe2(SO4)3、CuSO4；（2）根據流程圖“第一次調節“pH”后溶液中含有Cu2+、Cr3+，除去Fe3+后不能引入新雜質，所以加入的試劑可以是CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cr2O3等；Fe3+離子濃度小于或等于1×10-5時OH—的濃度是 ，c(H+)= ，所以PH=3.3；（3）還原步驟中Cu2+被HSO3-還原為Cu2O，離子方程式是2Cu2+ +HSO3- +2H2O== Cu2O↓+ SO42-+ 5H+；若NaHSO3過量，NaHSO3與酸反應生成SO2，污染環境；（4）Cr(OH)3是兩性氫氧化物，Cr(OH)3與氫氧化鈉反應生成NaCrO2，反應離子方程式是Cr(OH)3 + OH—== CrO2—+ 2H2O；（5）Cr2O3與鋁反應生成氧化鋁和Cr，反應方程式是Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr；（6）①硝酸是氧化性酸,K2Cr2O7能氧化鹽酸，所以最好選用稀硫酸酸化水樣；②根據電子守恒 ，1mol K2Cr2O7相當于1.5molO2，10mL0.025 mol·L-1 K2Cr2O7溶液相當于 O2，該水樣的COD為 mg·L-1。