Question

【題目】工業(yè)生產(chǎn)需要大量原料，消耗大量能源，在得到所需產(chǎn)品同時(shí)產(chǎn)生了大量廢氣、廢水、廢渣。某工廠排放的廢水中含有Cu2＋、Fe2＋、Hg2＋、H＋等離子，某化學(xué)小組為了充分利用資源和保護(hù)環(huán)境，準(zhǔn)備回收廢水中的銅和汞，同時(shí)得到綠礬。他們?cè)O(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：

（1）現(xiàn)有儀器：酒精燈、玻璃棒、坩堝、蒸發(fā)皿、蒸餾燒瓶、燒杯、鐵架臺(tái)等，完成步驟Ⅳ的實(shí)驗(yàn)操作還需要選擇的玻璃儀器是__________設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)綠礬是否變質(zhì)，簡(jiǎn)述你的操作：__________。

（2）步驟Ⅰ中加入過(guò)量鐵粉的目的是__________，步驟Ⅱ中__________(填“能”或“不能”)用鹽酸代替硫酸。

（3）步驟V利用氧化銅制取銅有如下四種方案：

方案甲：利用氫氣還原氧化銅；

方案乙：利用一氧化碳還原氧化銅；

方案丙：利用炭粉還原氧化銅；

方案丁：先將氧化銅溶于稀硫酸，然后加入過(guò)量的鐵粉、過(guò)濾，再將濾渣溶于過(guò)量的稀硫酸，再過(guò)濾、洗滌、烘干。

從安全角度考慮，方案__________不好；從產(chǎn)品純度考慮，方案__________不好。

（4）寫出步驟Ⅱ中涉及反應(yīng)的離子方程式：__________；步驟Ⅳ得到綠礬的操作蒸發(fā)濃縮__________、__________。

Answer 1

【答案】 漏斗 取產(chǎn)品少量溶于水，加入KSCN溶液，如溶液變血紅色，則產(chǎn)品變質(zhì) 將Cu2+ Hg2+全部置換出來(lái) 不能 甲 乙 丙 Fe+2H+=Fe2+ +H2↑ 冷卻結(jié)晶 過(guò)濾

【解析】通過(guò)流程可知步驟Ⅳ是從溶液中得到綠礬晶體，應(yīng)為蒸發(fā)結(jié)晶和過(guò)濾操作，由此可確定儀器的選擇；亞鐵鹽變質(zhì)會(huì)被氧化成三價(jià)鐵離子，故檢驗(yàn)變質(zhì)即檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子即可；酸的選擇要考慮最終的目標(biāo)產(chǎn)物，選取的原則是不要引入雜質(zhì)離子。可燃性氣體作為還原劑在加熱的過(guò)程中會(huì)有爆炸的可能性，而固體還原劑一般不易控制量會(huì)引入雜質(zhì)；一種反應(yīng)物過(guò)量的目的往往是為了使另一種反應(yīng)物充分反應(yīng)。 加入鐵粉可將不如鐵活潑的金屬置換出來(lái)，得到亞鐵鹽和不活潑的金屬；再在濾渣中加入硫酸可將過(guò)量的鐵反應(yīng)掉，剩下的固體中為銅和汞，通過(guò)灼燒可分離出汞，然后將氧化銅還原成銅單質(zhì)。

（1）濾液中硫酸亞鐵的濃度較低，先蒸發(fā)水到熱飽和溶液，然后降溫結(jié)晶，最后過(guò)濾得到硫酸亞鐵晶體，過(guò)濾還需要漏斗，蒸發(fā)結(jié)晶還需要坩堝；綠礬變質(zhì)生成+3價(jià)鐵，檢驗(yàn)Fe3+用硫氰化鉀溶液，即取少量晶體溶于水，滴加硫氰化鉀溶液，若溶液變紅色，說(shuō)明綠礬已變質(zhì)。答案：漏斗；取產(chǎn)品少量溶于水，加入KSCN溶液，如溶液變血紅色，則產(chǎn)品變質(zhì)。

（2）加入過(guò)量的鐵粉，將銅離子和汞離子全部轉(zhuǎn)化成相應(yīng)單質(zhì)得到銅和汞；若用稀鹽酸代替稀硫酸，制得的綠礬中會(huì)混有氯化亞鐵雜質(zhì)；所以不能用稀鹽酸代替稀硫酸。答案：將Cu2+ Hg2+全部置換出來(lái)；不能。

（3）氫氣和一氧化碳易燃燒，且一氧化碳有毒，用二者還原氧化銅存在不安全因素，即易發(fā)生爆炸，所以從安全方面考慮甲、乙不好；用炭粉還原氧化銅，所得銅中易混有炭粉，即從純度方面考慮，丙不好。答案：甲 乙；丙。

（4）根據(jù)框圖知濾渣成分為的為Cu、Fe、Hg步驟II加入稀硫酸只有Fe能與酸反應(yīng)，所以反應(yīng)的離子方程式分別為2H++Fe=Fe2++H2↑。步驟Ⅳ是由硫酸亞鐵溶液得到綠礬的操作，需要經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶和過(guò)濾即可。答案：2H++Fe=Fe2++H2↑；冷卻結(jié)晶；過(guò)濾。