Question

某廠的酸性工業(yè)廢水中含有一定量的Fe³⁺、Cu²⁺、Au³⁺等離子，有人設(shè)計(jì)了圖中的工藝流程，從廢水中回收金，并生產(chǎn)一定量的鐵紅和氧化銅（圖中標(biāo)號(hào)處只利用工業(yè)生產(chǎn)中的常用的酸、堿和廢鐵屑）．
（1）圖中標(biāo)號(hào)處需加入的相應(yīng)物質(zhì)分別是①

 

、②

 

、③

 

、④

 

、⑤

 

；
（2）寫出①處所有可能發(fā)生的離子方程式

 

（3）寫出③處發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

；
（4）鐵紅的化學(xué)式為

 

；寫出鐵紅在工業(yè)上的一種主要用途

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù)

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：由工藝流程圖示知，E為鐵元素的離子，而A為銅、金的單質(zhì)，通過(guò)過(guò)濾將鐵元素與活潑性比它弱的銅、金分離出來(lái)，因此①處加入的物質(zhì)為鐵屑，發(fā)生的反應(yīng)為Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺，2Au³⁺+3Fe═2Au+3Fe²⁺；②處加入稀硫酸以除去銅、金中過(guò)量的鐵屑，并將過(guò)濾后的硫酸亞鐵溶液與含F(xiàn)e²⁺的E溶液相混合；③處利用金不溶于硝酸的性質(zhì)將銅與金分離開(kāi)；④處將得到的銅離子用氫氧化鈉轉(zhuǎn)化為氫氧化銅沉淀，從而再受熱分解為氧化銅；⑤處加入氫氧化鈉將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化亞鐵沉淀，再利用空氣將其轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，最終受熱分解為鐵紅（氧化鐵），以此解答題中各小問(wèn)．

解答： 解：由工藝流程圖示知，E為鐵元素的離子，而A為銅、金的單質(zhì)，通過(guò)過(guò)濾將鐵元素與活潑性比它弱的銅、金分離出來(lái)，因此①處加入的物質(zhì)為鐵屑，發(fā)生的反應(yīng)為Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺，2Au³⁺+3Fe═2Au+3Fe²⁺；②處加入稀硫酸以除去銅、金中過(guò)量的鐵屑，并將過(guò)濾后的硫酸亞鐵溶液與含F(xiàn)e²⁺的E溶液相混合；③處利用金不溶于硝酸的性質(zhì)將銅與金分離開(kāi)；④處將得到的銅離子用氫氧化鈉轉(zhuǎn)化為氫氧化銅沉淀，從而再受熱分解為氧化銅；⑤處加入氫氧化鈉將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化亞鐵沉淀，再利用空氣將其轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，最終受熱分解為鐵紅（氧化鐵）．
（1）由以上分析可知①鐵屑；②稀硫酸；③稀硝酸；④氫氧化鈉；⑤氫氧化鈉，
故答案為：鐵屑；稀硫酸；稀硝酸；氫氧化鈉；氫氧化鈉；
（2）①處加入的物質(zhì)為鐵屑，發(fā)生的反應(yīng)為Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺，2Au³⁺+3Fe═2Au+3Fe²⁺；
故答案為：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺，2Au³⁺+3Fe═2Au+3Fe²⁺；
（3）③處利用金不溶于硝酸的性質(zhì)將銅與金分離開(kāi)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
（4）⑤處加入氫氧化鈉將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化亞鐵沉淀，再利用空氣將其轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，最終受熱分解為鐵紅，常用作紅色涂料，氧化銅常用作制造銅鹽的原料．
故答案為：Fe₂O₃；用作紅色涂料．

點(diǎn)評(píng)：本題考查常見(jiàn)金屬及其化合物的綜合應(yīng)用，題目難度中等，本題注意鐵與多種氧化劑反應(yīng)的順序以及氫氧化亞鐵易被氧化的性質(zhì)．