Question

某工厂的废水中含有FeSO₄、H₂SO₄、Ag₂SO₄、Al₂（SO₄）₃及一些污泥．某研究性学习课题组测定了废水中各物质的含量并查找了溶解度数据，现列表如下：
表一废水中各物质的含量

物质	FeSO4	H2SO4	Ag2SO4	Al2（SO4）2	污泥
质量分数/（%）	15.0	7.0	0.40	0.34	5.0

表二  FeSO₄和Al₂（SO₄）₃在水中的溶解度

温度/℃		10	20	30	40	50
FeSO4溶液度（g）	15.6	20.5	26.5	32.9	40.2	48.6
Al2（SO4）3溶解度（g）	31.2	33.5	36.4	40.4	45.7	52.2

该课题组根据表中数据，设计了污水处理方案，拟利用该厂的废铁屑（有少量锈斑）、烧碱溶液和硫酸处理此污水，回收FeSO₄?7H₂O和Ag．
（1）请填写下列空白，完成得到Ag的实验方案：
①将带有锈斑的废铁屑先后用热的烧碱溶液和热水进行洗涤，目的是    ．
②将工厂废水过滤，用少量水洗涤滤渣，洗涤液并入滤液后保留待用；
③    ，目的是使Ag⁺全部还原为金属Ag；
④    ，目的是分离出Ag；
（2）请写出后续的步骤，除去Al³⁺，得到主要成分为FeSO₄?7H₂O晶体．
⑤将第    步与第④步所得滤液混合后，加入少量硫酸至混合液的pH为3-4后，    ，滤出FeSO₄?7H₂O晶体
（3）写出步骤③中所有化学反应的离子方程式    ．
（4）在步骤⑤中，加入少量硫酸调节pH的目的是    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）①带有锈斑的废铁屑先后用热的烧碱溶液和热水进行洗涤洗去表面的油污；
②废水中含有FeSO₄、H₂SO₄、Ag₂SO₄、Al₂（SO₄）₃及一些污泥，工厂废水过滤，用少量水洗涤滤渣，得到滤液为FeSO₄、H₂SO₄、Ag₂SO₄、Al₂（SO₄）₃；
③目的是提取硫酸亚铁，在②的滤液中加入稍过量的洗涤过的废铁屑，废铁屑表面为氧化铁与酸反应，充分反应后过滤，目的是使硫酸全部反应，使Ag⁺全部还原为金属Ag；得到滤液是硫酸亚铁和硫酸铝溶液；
④将③的滤渣溶入足量的稀硫酸，溶解过量的废铁屑，过滤，滤液主要是硫酸亚铁保留待用，目的是分离出Ag；
（2）后续的步骤，除去Al³⁺，得到主要成分为FeSO₄?7H₂O晶体，③与第④步所得滤液混合后，加入少量硫酸至混合液的pH为3-4后，将溶液加热（温度不超过80℃）蒸发浓缩，冷却结晶，得到FeSO₄?7H₂O晶体；
（3）步骤③中所有化学反应为铁置换银，铁和硫酸反应，氧化铁和硫酸反应，铁和硫酸铁反应，反应的离子方程式为：Fe+2Ag⁺=Fe²⁺+2Ag；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；故答案为：Fe+2Ag⁺=Fe²⁺+2Ag；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
（4）步骤⑤中，加入少量硫酸调节pH的目的是抑制Fe²⁺离子水解；
解答：解：（1）①带有锈斑的废铁屑先后用热的烧碱溶液和热水进行洗涤洗去表面的油污；
②废水中含有FeSO₄、H₂SO₄、Ag₂SO₄、Al₂（SO₄）₃及一些污泥，工厂废水过滤，用少量水洗涤滤渣，得到滤液为FeSO₄、H₂SO₄、Ag₂SO₄、Al₂（SO₄）₃
③目的是提取硫酸亚铁，在②的滤液中加入稍过量的洗涤过的废铁屑，废铁屑表面为氧化铁与酸反应，充分反应后过滤，目的是使硫酸全部反应，使Ag⁺全部还原为金属Ag；得到滤液是硫酸亚铁和硫酸铝溶液；
④将③的滤渣溶入足量的稀硫酸，溶解过量的废铁屑，过滤，滤液主要是硫酸亚铁保留待用，目的是分离出Ag；
故答案为：①去除油污；③在②的滤液中加入稍过量的洗涤过的废铁屑，充分反应后过滤；④将③的滤渣溶入足量的稀硫酸，过滤，滤液保留待用；
（2）后续的步骤，除去Al³⁺，得到主要成分为FeSO₄?7H₂O晶体，③与第④步所得滤液混合后，加入少量硫酸至混合液的pH为3-4后，将溶液加热（温度不超过80℃）蒸发浓缩，冷却结晶，得到FeSO₄?7H₂O晶体；
故答案为：③将溶液加热（温度不超过80℃）蒸发浓缩，冷却结晶；
（3）步骤③中所有化学反应为铁置换银，铁和硫酸反应，氧化铁和硫酸反应，铁和硫酸铁反应，反应的离子方程式为：
Fe+2Ag⁺=Fe²⁺+2Ag；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
故答案为：Fe+2Ag⁺=Fe²⁺+2Ag；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
（4）步骤⑤中，加入少量硫酸调节pH的目的是抑制Fe²⁺离子水解；
故答案为：抑制Fe²⁺的水解；
点评：本题考查了物质提纯的实验方案设计，物质分离的实验方法，晶体析出的方法应用，离子性质是解题关键．题目难度中等．