Question

【題目】鉻合金具有高硬度、耐腐蝕特性，廣泛應用于精密儀器制造。由高碳鉻鐵合金廢料粉末制取鉻的簡單流程如下：

已知：Cr + H2SO4 = CrSO4 + H2↑

請回答下列問題：

（1）稀硫酸酸浸過程中，提高“浸出率”的措施有______________（合理、一條即可）

（2）用純堿調節溶液酸度，若純堿過量，則可能導致的后果是_________________，副產物直接排放環境不僅浪費，還污染水質。請你寫出副產物的一個用途______________（合理給分）。

（3）加入草酸（H2C2O4）發生的離子方程式為__________________，鉻屬于難熔金屬，寫出工業中冶煉鉻的化學方程式_________________。

（4）向濾液中通入空氣，加入氨水后發生反應的化學方程式為_________________。

（5）已知高碳鉻鐵廢料中鐵鉻元素質量之比為14:13。上述流程中鐵元素轉化為草酸亞鐵的利用率為80%。廢料中提取金屬鉻的總轉化率為95%，如果得到草酸亞鐵晶體（FeC2O42H2O）的質量為18.00 t ，則可以冶煉鉻的質量為________t（結果保留1位小數）。

Answer 1

【答案】加熱、攪拌、適當提高酸的濃度 Cr2+、Fe2+水解或沉淀 硫酸銨做化肥 Fe2+ + 2H2C2O4 + 2H2O = FeC2O42H2O↓ + 2H+ 2Al + Cr2O3 Al2O3 + 2Cr 8NH3H2O + 2H2O + O2 + 4CrSO4 = 4Cr(OH)3↓ + 4(NH4)2SO4 或者 8NH3 + 10H2O + O2 + 4CrSO4 = 4Cr(OH)3↓ + 4(NH4)2SO4 6.2

【解析】

高碳鉻鐵合金粉末溶于稀硫酸，發生的反應有Cr+H2SO4=CrSO4+H2↑、Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，過濾后濾出雜質，濾液中含有CrSO4、FeSO4、H2SO4，向濾液中加入純堿，調節溶液的pH，降低溶液的酸性，然后向溶液中加入草酸，將亞鐵離子轉化為草酸亞鐵沉淀，離子方程式為Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O↓+2H+，過濾除去草酸亞鐵沉淀，向濾液中通入空氣、加入氨水，發生的反應為4CrSO4+O2+8NH3H2O+2H2O=4Cr(OH)3↓+4(NH4)2 SO4，將Cr(OH)3加熱分解生成Cr2O3，然后利用熱還原法冶煉得到Cr，據此分析解答。

(1)稀硫酸酸浸過程中，提高“浸出率”的措施有加熱、攪拌、適當提高稀硫酸的濃度等，故答案為：加熱、攪拌、適當提高稀硫酸濃度等(答案合理即可)；

(2)用純堿調節溶液酸度，若純堿過量，鉻離子、亞鐵離子水解導致溶液呈酸性，純堿水解導致溶液呈堿性，則加入純堿過量會促進水解Cr2+、Fe2+，從而得到兩種金屬的氫氧化物沉淀；副產物中兩種主要物質的化學式為Na2SO4、(NH4)2SO4，直接排放環境不僅浪費，還污染水質，回收的硫酸銨可以做化肥，故答案為：Cr2+、Fe2+水解成沉淀；硫酸銨做化肥；

(3)加入草酸，草酸和亞鐵離子反應生成沉淀，離子方程式為Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O↓+2H+；鉻屬于難熔金屬，可以利用鋁熱反應冶煉鉻，反應的化學方程式為Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr，故答案為：Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O↓+2H+；Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr；

(4)向濾液中通入空氣，加入氨水后，一水合氨、氧氣、硫酸鉻反應生成氫氧化鉻沉淀和硫酸銨，反應的化學方程式為4CrSO4+O2+8NH3H2O+2H2O=4Cr(OH)3↓+4(NH4)2SO4，故答案為：4CrSO4+O2+8NH3H2O+2H2O=4Cr(OH)3↓+4(NH4)2SO4；

(5)廢料中的Fe元素質量=噸=7噸，高碳鉻鐵度料中鐵銘元素質量比為14∶13，則Cr元素質量=×13=6.5噸，廢料中提取金屬鉻的總轉化率為95%，則提取的Cr質量=6.5噸×95%=6.2噸，故答案為：6.2。