问题标题:
工业上利用电镀污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收铜和铬等金属,回收流程如图1:已知部分物质沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲线如图2:Fe3+Cu2+Cr3+开始沉淀pH
问题描述:

工业上利用电镀污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收铜和铬等金属,回收流程如图1:

已知部分物质沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲线如图2:

Fe3+Cu2+Cr3+
开始沉淀pH2.14.74.3
完全沉淀pH3.26.7a
(1)在除铁操作中,需要除去Fe3+和CaSO4,请完成相关操作:

①加入石灰乳调节pH到约___,检验Fe3+已经除尽的操作是___;

②将浊液加热到 80℃,___

(2)写出还原步骤中加入NaHSO3生成Cu2O固体反应的离子方程式___,

(3)当离子浓度小于或等于1×10-5 mol•L-1时可认为沉淀完全,若要使Cr3+完全沉淀则要保持c(OH-)≥___.[已知:Ksp[Cr(OH)3]=6.3×10-31,363

≈4.0].

陈洪辉回答:
  向泥料中加入稀硫酸,发生反应Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Cr2O3+3H2SO4=Cr2(SO4)3+3H2O,然后过滤得到滤渣I和滤液,滤液中溶质为Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3、CuSO4,向滤液中加入Ca(OH)2,并调节溶液pH,根据流程图中滤液中含有Cr3+、Cu2+,不含 Fe3+,说明滤渣II中含有Fe(OH)3,硫酸钙属于微溶物,所以沉淀II成分为Fe(OH)3、CaSO4,要使Cr3+、Cu2+不沉淀而Fe3+发生沉淀,根据离子生成沉淀需要pH值知,溶液的pH范围为3.2-4.3之间;向滤液中加入NaHSO3,亚硫酸氢钠具有还原性、铜离子具有氧化性,二者发生氧化还原反应生成硫酸和砖红色沉淀Cu2O,硫酸和亚硫酸氢根离子反应生成二氧化硫,离子方程式为2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+、HSO3-+H+=SO2↑+H2O,过滤得到Cu2O,向滤液中加入NaOH并调节溶液pH,发生反应Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓,滤液X中含有NaOH、Na2SO4.   (1)①根据图表可知铁离子完全沉淀pH为3.2,Cr3+开始沉淀的pH为4.3,所以在除铁操作中,需要除去Fe3+和CaSO4而又不能使得Cr3+沉淀,相关操作:①加入石灰乳调节pH到3.2至4.3之间,检验Fe3+加入硫氰化钾溶液看溶液是否变红,故答案为:3.2;  取适量滤液,加KSCN溶液,若不变红,则说明Fe3+已除尽;②将浊液加热到80℃,由图2可知在80℃时CaSO4的溶解性较小,所以要趁热过滤可以出去CaSO4,故答案为:趁热过滤;   (2)硫酸氢根离子具有强的还原性,能和铜离子之间发生反应生成硫酸根离子以及氧化亚铜,发生的反应为:2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+;故答案为:2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+;   (3)当离子浓度≤1×10-5 mol•L-1认为沉淀完全,若要使Cr3+完全沉淀则要保持c(OH-)≥3Kspc(Cr
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