Question

【题目】实验室以电镀废渣（Cr2O3、CuO、Fe2O3及CaO）为原料制取铜粉和K2Cr2O7的主要流程如图：

（1）“酸浸”时，所得残渣的主要成分是___________。

（2）“沉 CuS”时，加入的硫化钠必须适量，若过量可能产生的后果是_________（用离子方程式表示）。

（3）一水合硫酸四氨合铜加热到650℃可分解为铜、氨气、二氧化硫和水以及一种无污染气体，写出其化学方程式___________。

（4）“沉CuNH4 SO3”时可用如图装置（夹持、加热仪器略）：

①“沉CuNH4SO3”时，反应液需控制在45℃，合适的加热方式是____________。

②NaOH溶液的作用是___________。

（5）测定产品中K2Cr2O7含量的方法如下：称取产品试样2.0g配成250 mL溶液，用移液管取出25.00 mL于锥形瓶中，加入足量稀硫酸酸化后，再加入几滴指示剂，用0.1000mol·L–1硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2标准液进行滴定，重复进行二次实验。（已知Cr2O72-被还原为Cr3+）

①若三次实验消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准液的平均体积为25.00mL，则所得产品K2Cr2O7的纯度为_____%。[已知M(K2Cr2O7)=294g·mol-1，计算结果保留至小数点后两位]。

②上述流程中K2Cr2O7发生氧化还原反应后所得溶液中除含有Cr3+外，还含有一定浓度的 Fe3+杂质，可通过加碱调pH的方法使两者转化为沉淀。已知c(Cr3+)=2×10–5 mol·L-1，则当溶液中开始析出Cr(OH)3沉淀时Fe3+是否沉淀完全?____________（通过计算说明原因）。{已知：Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31}

Answer 1

【答案】CaSO4 Fe3++S2–==2Fe2++S↓、Fe2++S2-=FeS↓ 3［Cu(NH3)4］SO4·H2O3Cu+2N2↑+8NH3↑+3SO2↑+9H2O↑ 45℃的水浴加热 吸收SO2，防止污染空气 61.25% Cr(OH)3开始出现沉淀时，溶液中，Fe3+沉淀完全，c(Fe3+)应小于10-5mol/L，Fe(OH)3沉淀完全时，溶液中，说明Fe3+沉淀完全

【解析】

分析流程图，电镀废渣用硫酸酸浸，残渣为与硫酸反应后的难溶物或微溶物，结合电镀废渣的成分可分析出残渣主要成分。向滤液中加入适量硫化钠溶液，进行沉CuS，可知主要发生Cu2++S2-=CuS↓的反应，过滤后滤液和滤渣经不同方式处理。滤液中主要含有Fe3+和Cr3+，经一系列处理，将Fe3+和Cr3+转化为Cr(OH)3和Fe(OH)3，结合题意，根据二者的溶度积的差异，除去Fe(OH)3，Cr(OH)3经过一系列变化最终得到K2Cr2O7。向滤渣中加入氨水、O2和H2O2，制深蓝色的铜氨液，后向铜氨液中加入SO2得到亮黄色片状的沉CuNH4 SO3，最终经一系列变化得到铜粉。据此进行分析。

（1）电镀废渣（Cr2O3、CuO、Fe2O3及CaO）用硫酸酸浸，残渣为CaSO4等溶解度不大的物质；答案为：CaSO4；

（2）溶液中有Cr3+、Cu2+、Fe3+，加适量Na2S溶液，过滤后，滤液中含有Cr3+、Fe3+，经处理后生成Fe(OH)3、Cr(OH)3。若Na2S溶液过量，可能发生2Fe3++S2-=2Fe2++S↓，再过量，S2-和Fe2+继续产生沉淀FeS，发生的反应为：Fe2++S2-=FeS↓；答案为：Fe3++S2–==2Fe2++S↓、Fe2++S2-=FeS↓；

（3根据题给信息以及原子守恒可写出该化学反应方程式为：3［Cu(NH3)4］SO4·H2O3Cu+2N2↑+8NH3↑+3SO2↑+9H2O↑；答案为：3［Cu(NH3)4］SO4·H2O3Cu+2N2↑+8NH3↑+3SO2↑+9H2O↑；

（4）①要控制100℃以下的加热温度，且受热均匀，可选用水浴加热，沉CuNH4SO3时，反应需控制在45℃，则合适的加热方式为：45℃的水浴加热；答案为：45℃的水浴加热；

②二氧化硫污染空气，必须吸收，故NaOH溶液的作用是吸收SO2，防止其污染空气；答案为：吸收SO2，防止污染空气；

（5）①Cr2O72-作氧化剂，把Fe2+氧化成Fe3+，+6价Cr被还原成Cr3+，反应的离子方程式为：Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O，根据离子反应方程式得：K2Cr2O7的纯度=；答案为：61.25%；

②当溶液中Cr(OH)3开始出现沉淀时，溶液中，Fe3+沉淀完全，c(Fe3+)应小于10-5mol/L，Fe(OH)3沉淀完全时，溶液中，说明Fe3+沉淀完全。