Question

某工廠的酸性廢水中含有大量的Fe³⁺、Cu²⁺、SO₄^2-和少量Na⁺．為了減少污染并變廢為寶，工程師們?cè)O(shè)計(jì)了如下流程，回收銅和綠礬．
（1）工業(yè)廢水中加入試劑A后，反應(yīng)的離子方程式為Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑、

 

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（2）試劑B是

 

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（3）①～③中均涉及的實(shí)驗(yàn)操作是

 

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（4）可用綠礬消除工業(yè)廢水中+6價(jià)鉻（Cr₂O₇^2-）的污染，使之轉(zhuǎn)化為Cr³⁺，若處理1t廢水（含Cr₂O₇^2- 10^-3 mol/kg），則需加入綠礬的質(zhì)量至少為

 

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Answer 1

考點(diǎn)：金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù),氧化還原反應(yīng)

專題：氧化還原反應(yīng)專題,金屬概論與堿元素

分析：某工廠的工業(yè)廢水中含有大量的Fe³⁺、Cu²⁺、SO₄^2-和少量Na⁺，先加過(guò)量鐵（A），過(guò)濾，得到D溶液為FeSO₄，C為Cu和多余的鐵，再向C中加過(guò)量稀硫酸，過(guò)濾得到的Cu，E為FeSO₄，硫酸亞鐵經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以得到綠礬晶體，
（1）根據(jù)能和金屬鐵發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)來(lái)回答；
（2）試劑B是將金屬銅和金屬鐵分離開(kāi)的物質(zhì)；
（3）從①～③中均涉及的實(shí)驗(yàn)操作分析；
（4）亞鐵離子變質(zhì)會(huì)生成鐵離子，（Cr₂O₇^2-）轉(zhuǎn)化為Cr³⁺，根據(jù)電子守恒得到二者之間的關(guān)系式，進(jìn)行計(jì)算即可．

解答： 解：工廠的工業(yè)廢水中含有大量的Fe³⁺、Cu²⁺、SO₄^2-和少量Na⁺，先加過(guò)量鐵（A），過(guò)濾，得到D溶液為FeSO₄，C為Cu和多余的鐵，再向C中加過(guò)量稀硫酸，過(guò)濾得到的Cu，E為FeSO₄，硫酸亞鐵經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以得到綠礬晶體，
（1）酸性環(huán)境Fe³⁺、Cu²⁺、SO₄^2-和少量Na⁺中，能和金屬鐵發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺，發(fā)生的反應(yīng)有：Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑、2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺；
（2）試劑B是將金屬銅和金屬鐵分離開(kāi)的物質(zhì)，可以選擇稀硫酸，故答案為：H₂SO₄；
（3）①②分析固體和液體，實(shí)驗(yàn)操作是過(guò)濾；③從FeSO₄溶液中提取溶質(zhì)晶體采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，最后用少量冷水洗滌晶體，在低溫下干燥，防止變質(zhì)，故答案為：過(guò)濾、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（4）亞鐵離子變質(zhì)會(huì)生成鐵離子，（Cr₂O₇^2-）轉(zhuǎn)化為Cr³⁺，根據(jù)電子守恒得到二者之間的關(guān)系式：Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺，
         Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺
          1        6
1000kg×10^-3mol/kg  6mol
處理1t廢水（含Cr₂O₇^2- 10^-3mol/kg），則需加入綠礬的質(zhì)量是6mol×278g/mol=1668g，故答案為：1668g．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了工藝流程圖的分析判斷，解答本題要充分理解各種物質(zhì)的性質(zhì)，從而得出正確的結(jié)論，應(yīng)熟悉混合物的分離方法，掌握過(guò)濾和蒸發(fā)結(jié)晶分離方法的使用條件及實(shí)驗(yàn)操作，題目難度中等．