Question

【題目】鉻為高效催化劑的主要成分元素，從鉻鐵礦[主要含Ag2S、Cu2(OH)2CO3、FeO、Cr2O3、SiO2]中提取Cr、Ag的工藝流程如圖：

已知：①部分陽離子以氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如下表(金屬離子濃度為0.01mol·L-1)

沉淀物	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Cr(OH)3
開始沉淀的pH	7.6	2.7	4.9
開始沉淀的pH	9.6	3.7	6.8

②鉻銨礬晶體：[NH4Cr(SO4)2·12H2O]

（1）操作a為___；X和Y分別為____、___。

（2）寫出加入H2O2發生反應的離子方程式：___。

（3）調節pH值可用的物質的化學式為___，pH值應當控制的范圍為__；由濾液3獲得鉻酸銨晶體的正確操作方法是___、過濾、洗滌、干燥。

（4）將鉻銨礬晶體溶于硫酸而不是直接溶于水的主要原因是___。

（5）步驟④發生反應的離子方程式為___。

Answer 1

【答案】過濾 SiO2 Cu、Fe 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O Cr2(CO3)3或Cr2O3 3.7~4.9 蒸發濃縮、冷卻結晶 防止硫酸鉻銨水解 4[Ag(SO3)2]3-+N2H4+4OH-=4Ag↓+8SO32-+N2↑+4H2O

【解析】

鉻鐵礦中加入硫酸，其中金屬氧化物和Cu2(OH)2CO3溶于酸轉變成硫酸鹽，硫化銀和二氧化硅不溶于硫酸，過濾分離，濾液1中加入足量鐵粉除去銅離子，濾液2加過氧化氫氧化亞鐵離子，調節pH值沉淀除去鐵離子，再加硫酸銨生成鉻銨礬晶體[NH4Cr(SO4)2·12H2O]，電解得到金屬鉻和重鉻酸銨；硫化銀和二氧化硅中加入亞硫酸鈉將硫化銀轉變成可溶性鹽{Na3[Ag(SO3)2]}，在Na3[Ag(SO3)2]溶液中再加入肼和氫氧化鈉得到銀單質，據此分析解答。

(1)由得到濾液和濾渣可知，操作a為過濾；二氧化硅不與硫酸反應，故X為二氧化硅；Cu2(OH)2CO3溶于硫酸生成銅離子，由工藝流程的目的可以推知加入過量鐵粉的目的是除去雜質銅離子，得出的Y為Cu和剩余的Fe，故答案為：過濾；SiO2；Cu、Fe；

(2)過氧化氫能夠將亞鐵離子氧化為鐵離子，利于后續除去，反應的離子反應為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

(3)加入的物質能與酸反應，同時不能帶入新的雜質離子；調節pH的范圍，需要使鐵離子沉淀完全，但不能使三價鉻離子沉淀，根據部分陽離子以氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH表，pH的范圍為3.7～4.9；從溶液中得到晶體，首先加熱濃縮，然后降溫得到晶體，操作為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，故答案為：Cr2(CO3)3或Cr2O3；3.7～4.9；蒸發濃縮、冷卻結晶；

(4)鉻銨礬能夠發生水解，加酸可以抑制其水解，因此將鉻銨礬晶體溶于硫酸而不是直接溶于水，故答案為：防止硫酸鉻銨水解；

(5)根據流程信息可知反應物為[Ag(SO3)2]3-、N2H4、OH-，生成的產物有Ag和N2↑，同時還應該生成SO32-，結合化合價升降法配平得到該反應的方程式為：4[Ag(SO3)2]3-+N2H4+4OH-=4Ag↓+8SO32-+N2↑+4H2O，故答案為：4[Ag(SO3)2]3-+N2H4+4OH-=4Ag↓+8SO32-+N2↑+4H2O。