Question

【题目】铬合金具有高硬度、耐腐蚀特性，广泛应用于精密仪器制造。由高碳铬铁合金废料粉末制取铬的简单流程如下：

已知：Cr + H2SO4 = CrSO4 + H2↑

请回答下列问题：

（1）稀硫酸酸浸过程中，提高“浸出率”的措施有______________（合理、一条即可）

（2）用纯碱调节溶液酸度，若纯碱过量，则可能导致的后果是_________________，副产物直接排放环境不仅浪费，还污染水质。请你写出副产物的一个用途______________（合理给分）。

（3）加入草酸（H2C2O4）发生的离子方程式为__________________，铬属于难熔金属，写出工业中冶炼铬的化学方程式_________________。

（4）向滤液中通入空气，加入氨水后发生反应的化学方程式为_________________。

（5）已知高碳铬铁废料中铁铬元素质量之比为14:13。上述流程中铁元素转化为草酸亚铁的利用率为80%。废料中提取金属铬的总转化率为95%，如果得到草酸亚铁晶体（FeC2O42H2O）的质量为18.00 t ，则可以冶炼铬的质量为________t（结果保留1位小数）。

Answer 1

【答案】加热、搅拌、适当提高酸的浓度 Cr2+、Fe2+水解或沉淀 硫酸铵做化肥 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】

高碳铬铁合金粉末溶于稀硫酸，发生的反应有Cr+H2SO4=CrSO4+H2↑、Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，过滤后滤出杂质，滤液中含有CrSO4、FeSO4、H2SO4，向滤液中加入纯碱，调节溶液的pH，降低溶液的酸性，然后向溶液中加入草酸，将亚铁离子转化为草酸亚铁沉淀，离子方程式为Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O↓+2H+，过滤除去草酸亚铁沉淀，向滤液中通入空气、加入氨水，发生的反应为4CrSO4+O2+8NH3H2O+2H2O=4Cr(OH)3↓+4(NH4)2 SO4，将Cr(OH)3加热分解生成Cr2O3，然后利用热还原法冶炼得到Cr，据此分析解答。

(1)稀硫酸酸浸过程中，提高“浸出率”的措施有加热、搅拌、适当提高稀硫酸的浓度等，故答案为：加热、搅拌、适当提高稀硫酸浓度等(答案合理即可)；

(2)用纯碱调节溶液酸度，若纯碱过量，铬离子、亚铁离子水解导致溶液呈酸性，纯碱水解导致溶液呈碱性，则加入纯碱过量会促进水解Cr2+、Fe2+，从而得到两种金属的氢氧化物沉淀；副产物中两种主要物质的化学式为Na2SO4、(NH4)2SO4，直接排放环境不仅浪费，还污染水质，回收的硫酸铵可以做化肥，故答案为：Cr2+、Fe2+水解成沉淀；硫酸铵做化肥；

(3)加入草酸，草酸和亚铁离子反应生成沉淀，离子方程式为Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O↓+2H+；铬属于难熔金属，可以利用铝热反应冶炼铬，反应的化学方程式为Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr，故答案为：Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O↓+2H+；Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr；

(4)向滤液中通入空气，加入氨水后，一水合氨、氧气、硫酸铬反应生成氢氧化铬沉淀和硫酸铵，反应的化学方程式为4CrSO4+O2+8NH3H2O+2H2O=4Cr(OH)3↓+4(NH4)2SO4，故答案为：4CrSO4+O2+8NH3H2O+2H2O=4Cr(OH)3↓+4(NH4)2SO4；

(5)废料中的Fe元素质量=吨=7吨，高碳铬铁度料中铁铭元素质量比为14∶13，则Cr元素质量=×13=6.5吨，废料中提取金属铬的总转化率为95%，则提取的Cr质量=6.5吨×95%=6.2吨，故答案为：6.2。