Question

皮革工業(yè)污泥中含較多的Cr，工業(yè)采用以下工藝制得M[Cr（OH）（H₂O）₅SO₄]．

已知：①工藝中硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺．
②常溫下部分陽離子以氫氧化物沉淀形式存在時溶液的pH見下表：

陽離子	Fe3+	Al3+	Cu2+	Mg2+	Cr3+
開始沉淀時的pH	1.9	3.7	4.7	9.3	---
沉淀完全時的pH	3.2	8.0	6.7	11.1	9（＞9溶解）

（1）酸浸時，為了提高浸取效率可采取的措施是

 

（任寫一條）．
（2）調(diào)節(jié)pH所用X可以選用

 

．
A．NaOH      B．Na₂CO₃      C．H₂SO₄      D．HNO₃
（3）加入H₂O₂目的是把Cr（OH）₃沉淀轉化為Cr₂O₇^2-，寫出該反應的離子方程式

 

．針鐵礦組成元素是Fe、H、O，化學式量為89，其化學式是

 

．
（4）調(diào)濾液至pH=8，Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺中的

 

將轉化為沉淀．
（5）若濾液甲的pH=a，則溶液中c （Cu²⁺）=

 

．（25℃時的K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）

Answer 1

考點：金屬的回收與環(huán)境、資源保護

專題：實驗設計題

分析：含鉻污泥酸浸后調(diào)節(jié)溶液PH，過濾得到固體針鐵礦，和濾液，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH=8，Al³⁺、Cu²⁺轉化為沉淀除去，得到濾液加入過氧化氫氧化鉻離子為重鉻酸根離子，過量得到濾液中通入二氧化硫還原生成M；
（1）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是延長浸取時間、加快溶解速度等措施；硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，酸浸是溶解物質(zhì)為了提高浸取率，可以升高溫度增大物質(zhì)溶解度，增大接觸面積增大反應速率，或加快攪拌速度等；
（2）調(diào)節(jié)溶液PH不能引入新的雜質(zhì)；
（3）根據(jù)雙氧水的性質(zhì)分析，雙氧水有強氧化性，能氧化還原性的物質(zhì)；根據(jù)化學式量為89，組成元素是Fe、O、H，其中鐵的相對原子量為56，扣掉56剩下33，化學式中只能含有2個氧原子和1個氫原子，來判斷可能的組成；
（4）硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺和Mg²⁺，加入NaOH溶液使溶液呈堿性，調(diào)濾液至pH=8，Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺中，Al³⁺、Cu²⁺離子全部沉淀；
（5）若濾液甲的pH=a，結合離子積常數(shù)計算溶液中氫氧根離子濃度，利用沉淀溶解平衡的溶度積常數(shù)計算溶液中c （Cu²⁺）濃度．

解答： 解：（1）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是：增加浸取時間、不斷攪拌混合物、濾渣多次浸取等，
故答案為：升高溫度、攪拌、延長浸取時間、過濾后再次浸��；
（2）調(diào)節(jié)pH所用X可以選用氫氧化鈉和碳酸鈉，硫酸和硝酸不能調(diào)節(jié)溶液PH，且引入新的雜質(zhì)；
故答案為：AB；
（3）雙氧水有強氧化性，能氧化還原性的物質(zhì)，F(xiàn)e²⁺和Cr³⁺有還原性，F(xiàn)e²⁺和Cr³⁺能被雙氧水氧化為高價離子，以便于與雜質(zhì)離子分離，其中Fe²⁺反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，針鐵礦組成元素是Fe、H、O，化學式量為89，則1mol該物質(zhì)中應含有1molFe，則H、O的質(zhì)量為89-56=33，可知應含有2molO和1molH，化學式應為FeO（OH）；
故答案為：2Cr（OH）₃+3H₂O₂+2OH^-=Cr₂O₇^2-+7H₂O；FeO（OH）；
（4）硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺和Mg²⁺，由于Fe³⁺以針鐵礦形成已經(jīng)沉淀，則加入NaOH溶液使溶液呈堿性，溶液PH=8，Al³⁺、Cu²⁺轉化為沉淀除去；
故答案為：Al³⁺、Cu²⁺；
（5）若濾液甲的pH=a，c（H⁺）=10^-amol/L，c（OH^-）=

10-14

10-a

=10^-14+amol/L，依據(jù)沉淀溶解平衡的溶度積常數(shù)分析計算，則溶液中c （Cu²⁺）=

Ksp

c2(OH-)

=

2.2×10-20

(10-14+a)2

=2.2×10^8-2amol/L，故答案為：2.2×10^8-2amol/L．

點評：本題考查了溶液配制、化學方程式的配平、鹽類水解原理、沉淀溶解平衡等知識點，難度較大，注意會運用溶液的pH值對溶液中的離子進行分離，除雜的原則是：除去雜質(zhì)且不引進新的雜質(zhì)．