Question

【题目】经检测某工厂的酸性废水中所含离子及其浓度如下表所示：

离子	Fe3+	Cu2+	SO42－	Na+	H+
浓度/(mol/L)	2×10-3	1×10-3	1×10-2	2×10-3

(1)c(H+)=________mol/L。

(2)为了减少污染并变废为宝，工程师们设计了如下流程，回收铜和绿矾(FeSO4·7H2O).

① 工业废水中加入铁粉后，反应的离子方程式为：Fe+Cu2+ =Fe2++Cu、________________、_________________。

②试剂B是__________。

③ 操作③是_____________、_____________、过滤，最后用少量冷水洗涤晶体，在低温下干燥。

④通过检验溶液D中Fe3+来判断废水中Fe3+是否除尽，实验方法是__________________。

⑤ 获得的FeSO4·7H2O需密闭保存，原因是___________________________。若将所得FeSO4·7H2O配成溶液，向溶液中滴加NaOH溶液的现象是_________________________________________________________________。

⑥上述1000 L废水经处理，可获得 FeSO4·7H2O的物质的量是_________mol。

Answer 1

【答案】0.01 Fe +2Fe3+ = 3Fe2+ Fe +2H+ = Fe2+ +H2↑ 硫酸 蒸发浓缩 冷却结晶 取少量D中溶液于试管中，滴加1滴KSCN溶液，不出现红色，说明废水中Fe3+除尽 FeSO4有还原性，易被氧化(或FeSO4·7H2O失去结晶水) 生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 12

【解析】

(1)水溶液中，溶液呈电中性，即溶液中阴阳离子所带的电荷总数为零，在同一溶液中体积相等，2×10-3×3+1×10-3×2+2×10-3×1+c(H+)=1×10-2×2，则c(H+)=0.01mol/L；

(2)①向废水中加入铁粉后，首先三价铁离子与铁反应，然后为Fe + Cu2+ == Fe2+ + Cu 、最后为Fe +2H+ = Fe2+ +H2↑，答案为：Fe +2Fe3+ = 3Fe2+；Fe +2H+ = Fe2+ +H2↑；

②固体C为Fe、Cu的混合物，经过操作②过滤分离固体和液体，滤液回收，则试剂B为可溶解Fe，为酸，且阴离子为硫酸根离子，试剂B为硫酸；

③ 硫酸亚铁溶液经过操作③可得到硫酸亚铁晶体，则加热温度不能太高，可采用加热浓缩、冷却结晶、过滤的方法得到硫酸亚铁晶体；

④若溶液中含有Fe3+，加入硫氰化钾溶液后，显血红色，故答案为取少量D中溶液于试管中，滴加1滴KSCN溶液，不出现红色，说明废水中Fe3+除尽；

⑤硫酸亚铁晶体中的亚铁离子不稳定，有还原性容易被空气中的氧气氧化变质，同时也很容易失去结晶水，亚铁离子与碱反应生成氢氧化亚铁，白色沉淀，被空气中的氧气氧化，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，答案为：FeSO4有还原性，易被氧化(或FeSO4·7H2O失去结晶水)；生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；

⑥1000l废水中含有Fe3+ 为 2mol，铁粉为10mol且过量，过量的在操作②中全部变为Fe2+，则溶液中的Fe2+ 的物质的量共计12mol，可获得 FeSO4·7H2O的物质的量是12mol。