题目内容
【题目】某工厂排放的废水中含有Cu2＋、Fe2＋、Hg2＋、H＋等离子，某化学小组为了充分利用资源和保护环境，准备回收废水中的铜和汞，同时得到绿矾。他们设计了如下实验方案：
（1）现有仪器：酒精灯、玻璃棒、坩埚、蒸发皿、蒸馏烧瓶、烧杯、铁架台等，完成步骤Ⅳ的实验操作还需要选择的仪器是________(填序号)；
（2）步骤Ⅰ中加入过量铁粉的目的是________；步骤Ⅱ中________(填“能”或“不能”)用盐酸代替硫酸。
（3）步骤Ⅲ的实验装置如图所示，加热装置应与装置________(填“甲”“乙”或“丙”)连接，理由是_____________
（4）利用氧化铜制取铜有如下四种方案：
方案甲：利用氢气还原氧化铜；
方案乙：利用一氧化碳还原氧化铜；
方案丙：利用炭粉还原氧化铜；
方案丁：先将氧化铜溶于稀硫酸，然后加入过量的铁粉，过滤，再将滤渣溶于过量的稀硫酸，再过滤、洗涤、烘干。从安全角度考虑，方案________(填“甲”“乙”或“丙”，下同)不好；从产品纯度考虑，方案________不好。
（5）写出步骤Ⅰ中涉及反应的离子方程式：________________
【答案】B、C 将铜离子、汞离子全部转化成铜和汞 不能 乙 汞易挥发且有剧毒，汞的密度比水大且不溶于水，也不与水反应 甲、乙 丙 Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋、Hg2＋＋Fe=Hg＋Fe2＋、2H＋＋Fe=Fe2＋＋H2↑
【解析】
工厂排放的废水中含有Cu2+、Fe2+、Hg2+、H+等离子，加入过量铁粉，可将Cu2+ Hg2+全部置换出来，则滤渣含有Fe、Cu、Hg等金属，滤液中含有Fe2+，滤渣加入稀硫酸，滤液含有Fe2+，滤渣为Cu、Hg，灼烧得到CuO，可分离出Hg，CuO还原可得到Cu，滤液经蒸发浓缩，结晶可得到绿矾，以此解答该题。
(1)步骤Ⅳ由滤液得到晶体，可进行蒸发、结晶以及过滤等操作，需要酒精灯、玻璃棒、蒸发皿、坩埚钳、烧杯、铁架台、三角漏斗等，则完成步骤Ⅳ的实验操作还需要选择的仪器是三角漏斗和坩埚钳，故答案为BC；
(2)步骤Ⅰ中加入过量铁粉，可将Cu2+ Hg2+全部置换出来；步骤Ⅱ中不能用盐酸代替硫酸，否则引入新杂质。
(3)步骤Ⅱ过滤得到Cu和Hg的混合物，加热灼烧生成CuO，可分离出Hg，因汞易挥发且有剧毒，汞的密度比水大且不溶于水，也不与水反应，则加热装置应与乙相连；
(4)氢气易爆炸，CO有毒，用二者还原铜不安全，用碳粉还原铜，可能混有碳杂质，故从安全角度考虑，方案甲、乙不好；从产品纯度考虑，方案丙易混有碳杂质，故丙不好；
(5)废水中含有Cu2+、Fe2+、Hg2+、H+等离子，加入过量铁粉，可将Cu2+ 、Hg2+全部置换出来，同时还生成氢气，涉及反应的离子方程式有Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋、Hg2＋＋Fe=Hg＋Fe2＋、2H＋＋Fe=Fe2＋＋H2↑。
【题目】纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到科学家的不断关注，下列为制取Cu2O的三种方法：
方法Ⅰ | 用碳粉在高温条件下还原CuO |
方法Ⅱ | 电解法，原理为2Cu＋H2O |
方法Ⅲ | 用肼(N2H4)还原新制的Cu(OH)2 |
（1）工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ，其原因是_________________________ 。
（2）方法Ⅱ利用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度而制备纳米Cu2O，装置如图所示，该电池的阳极反应式为______________________________ ；电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL(标准状况)时，停止电解，通过离子交换膜的阴离子的物质的量为________mol。(离子交换膜只允许OH－通过)
（3）方法Ⅲ为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制的Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O，同时放出N2。生成1molN2时，生成Cu2O的物质的量为________________。
（4）肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。写出肼-空气燃料电池放电时负极的电极反应式：___________________________。