Question

4．電鍍污泥中包含大量難以降解的貴重金屬離子，如Zn²⁺、Pb²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Ca²⁺等．在回收過程中，如果對其處理不當(dāng)或者未經(jīng)處理就進行填埋，將會給環(huán)境和社會帶來極大的危害．以下是回收流程：

已知：
①各離子開始沉淀和完全沉淀的pH值如下表：

離子	Fe2+	Fe3+	Cr3+	Zn2+
開始沉淀的pH值	5.9	2.3	3.9	5.7
完全沉淀的pH值	8.3	3.2	5.6	8.3

②溫度對各離子的浸出率影響如圖：

（1）請寫出步驟①除鉛的離子方程式：Pb²⁺+SO₄^2-=PbSO₄↓．
（2）步驟②加入雙氧水的離子反應(yīng)方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，調(diào)pH的范圍是3.2～3.9．
（3）步驟③加入ZnO調(diào)pH的原理是（用離子方程式表示）Cr³⁺+3H₂O?Cr（OH）₃+3H⁺、ZnO+2H⁺=Zn²⁺+H₂O；鉻泥的主要成分是Cr（OH）₃．
（4）步驟④的操作方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、洗滌、干燥．
（5）由圖可以看出在硫酸浸出Ca²⁺、Cr³⁺離子的過程中，Ca²⁺離子浸出率隨溫度的升高而減小，其原因是硫酸鈣是微溶物且溶解度超過30℃以后，溫度越高，溶解度越低，Cr³⁺離子浸出率受溫度影響較小，可在常溫下浸出，但在實驗過程中為了降低溶液的黏度，改善浸出液的過濾性能，浸出液的溫度維持在40-50℃，浸出流程中雖然沒有加熱設(shè)備，但仍能使浸出液保持在40-50℃的原因是濃硫酸稀釋過程中會放出大量的熱，浸出渣的主要成分是硫酸鉛、硫酸鈣．

Answer 1

分析 鍍污泥中包含大量難以降解的貴重金屬離子，如Zn²⁺、Pb²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Ca²⁺等，由流程可知，步驟①加水，再加濃硫酸，生成硫酸鉛和硫酸鈣，鉛離子、鈣離子沉淀下來，步驟②是過濾后向濾液中加入雙氧水氧化亞鐵離子，得到三價鐵離子，再加氧化鋅調(diào)節(jié)PH值為3.2到3.9，將三價鐵離子全部沉淀，步驟③繼續(xù)加入ZnO調(diào)pH到5.6，使鉻離子全部沉淀，過濾得到的濾液中含有鋅離子，通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、洗滌、干燥得到產(chǎn)品，據(jù)此解答．

解答 解：（1）步驟①加水，再加濃硫酸，生成硫酸鉛沉淀，離子方程式為：Pb²⁺+SO₄^2-=PbSO₄↓，
故答案為：Pb²⁺+SO₄^2-=PbSO₄↓；
（2）步驟②加入雙氧水是為氧化亞鐵離子，離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，根據(jù)金屬離子沉淀的PH值可知三價鐵離子沉淀完全時，鉻離子、鋅離子不會沉淀，則加氧化鋅調(diào)節(jié)PH值為3.2到3.9，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；3.2～3.9；
（3）鉻離子水解離子方程式為：Cr³⁺+3H₂O?Cr（OH）₃+3H⁺，步驟③加入ZnO消耗氫離子，ZnO+2H⁺=Zn²⁺+H₂O，平衡正向移動，鉻離子沉淀完全，鉻泥的主要成分是氫氧化鉻，
故答案為：Cr³⁺+3H₂O?Cr（OH）₃+3H⁺、ZnO+2H⁺=Zn²⁺+H₂O；Cr（OH）₃；
（4）過濾得到的濾液為硫酸鋅溶液，步驟④通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、洗滌、干燥得到硫酸鋅結(jié)晶水合物，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、洗滌；
（5）Ca²⁺離子浸出率隨溫度的升高而減小，其原因是硫酸鈣是微溶物且溶解度超過30℃以后，溫度越高，溶解度越低；濃硫酸稀釋過程中會放出大量的熱，可讓浸出液的溫度維持在40-50℃，浸出渣的主要成分是硫酸鉛、硫酸鈣，
故答案為：硫酸鈣是微溶物且溶解度超過30℃以后，溫度越高，溶解度越低；濃硫酸稀釋過程中會放出大量的熱；硫酸鉛、硫酸鈣．

點評 本題考查混合物分離提純的綜合應(yīng)用，為高頻考點，把握流程分析及混合物分離方法、發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實驗?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．