Question

【題目】某化學實驗小組以電鍍廢渣(Cr2O3、CuO、Fe2O3及CaO)為原料制取銅粉和K2Cr2O7。主要流程如圖：

（1）加入適量Na2S溶液后生成的沉淀X為___，若加入的Na2S溶液過量，除生成X外還會發生反應的離子方程式為___。

（2）請配平[Cu(NH3)4]SO4·H2O加熱發生分解反應的化學方程式。

___[Cu(NH3)4]SO4·H2O___Cu+___NH3↑+___SO2↑+___N2↑+___H2O

（3）“沉CuNH4SO3”時可用如圖裝置(夾持、加熱儀器略)：

①“沉CuNH4SO3”時，反應溫度需控制在45℃，合適的加熱方式是___。

②NaOH溶液的作用是___。

（4）測定產品中K2Cr2O7含量的方法如下：稱取產品試樣2.0g配成250mL溶液，取出25.00mL于錐形瓶中，加入足量稀硫酸酸化后，再加入幾滴指示劑，用0.1000mol/L硫酸亞鐵銨(NH4)2Fe(SO4)2標準液進行滴定，重復進行三次實驗。(已知Cr2O72-被還原為Cr3+)

①若三次實驗消耗(NH4)2Fe(SO4)2標準液的平均體積為20.00mL，則所得產品K2Cr2O7的純度為___%。

②上述流程中K2Cr2O7發生氧化還原反應后所得溶液中除含有Cr3+，還含有一定濃度的Fe3+，可通過調pH的方法使兩者轉化為沉淀。假設兩種離子初始濃度均為2×10-3mo/L，當溶液中剛開始析出Cr(OH)3沉淀時，c(Fe3+)=___mo/L。{已知：Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31}

Answer 1

【答案】CuS 2Fe3++3S2-=2FeS↓+S↓或2Fe3++S2-=2Fe2++S↓ 3 3 8 3 2 9 水浴加熱 吸收SO2防止污染空氣 49 1.3×10-10

【解析】

將電鍍廢渣(Cr2O3、CuO、Fe2O3及CaO)中加入稀硫酸溶解發生反應得到Cr2(SO4)3、CuSO4、Fe2(SO4)3及CaSO4，然后水浸、過濾除去濾渣CaSO4。在浸出液中加入Na2S調節溶液的pH，只使CuSO4發生沉淀反應，沉淀是CuS，在充分攪拌下加入氨水，適量H2O2，并通入O2, 反應生成了[Cu(NH3)4]SO4，利用SO2的還原性將其還原，生成CuNH4SO3。濾液調節溶液pH使離子沉淀，最后氧化為重鉻酸鉀。

（1）加入適量Na2S溶液后生成的沉淀X為CuS，若加入的Na2S溶液過量，除生成X外還會發生反應的離子方程式為2Fe3++3S2-=2FeS↓+S↓或2Fe3++S2-=2Fe2++S↓。

（2）根據氧化還原反應原理及原子守恒可知，[Cu(NH3)4]SO4·H2O加熱發生分解反應的化學方程式3[Cu(NH3)4]SO4·H2O3Cu+8NH3↑+3SO2↑+2N2↑+9H2O。

（3）①“沉CuNH4SO3”時，反應溫度需控制在45℃，且受熱均勻，合適的加熱方式是水浴加熱。

②二氧化硫有毒，NaOH溶液位于裝置尾部，目的是尾氣處理，作用是吸收SO2防止污染空氣。

（4）①Cr2O72-為氧化劑，把Fe2+氧化為Fe3+，+6價鉻被還原為+3，反應的離子方程為Cr2O72-+6 Fe2++14H+=2 Cr3++6 Fe3++7H2O，若三次實驗消耗(NH4)2Fe(SO4)2標準液的平均體積為20.00mL，則所得產品K2Cr2O7的純度為 =49%。

②假設離子初始濃度為2×10-3mo/L，當溶液中剛開始析出Cr(OH)3沉淀時， ，則c(Fe3+)=1.3×10-10mo/L。