Question

3．矿山废水中含有大量的H₂SO₄和CuSO₄，直接排放会影响水体酸碱性，并造成重金属污染．通过处理可以回收金属铜，并使废水pH和重金属含量达到排放标准．

已知：步骤无蓝色沉淀生成．
（1）步骤Ⅱ和步骤Ⅲ都需进行的操作是过滤．
（2）步骤Ⅱ得到金属铜的反应的化学方程式为Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄．
（3）加入Ca（OH）₂可以降低铁屑的消耗量，原因是Ca（OH）₂会与废水中的硫酸发生反应，Ca（OH）₂+H₂SO₄=CaSO₄+2H₂O；消耗了废水中的硫酸，减少了铁屑与硫酸的反应，化学方程式为：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．（请用文字并结合化学方程式解释）．
（4）步骤Ⅲ需加入Na₂S才能使废水达到排放标准，由此推测废水③不达标的主要原因是其中含有CuSO₄（或Cu²⁺）．

Answer 1

分析 （1）过滤可以将固体和液体分开；
（2）由于金属活动性铁＞铜，废水中加入铁，将铜置换出来；
（3）加入Ca（OH）₂优先与硫酸反应，降低铁屑的消耗量；
（4）根据步骤Ⅲ加入Na₂S后产生CuS分析．

解答 解：（1）步骤Ⅱ和步骤Ⅲ都将固体和液体分离，所以操作为过滤；故填：过滤；
（2）铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，化学方程式为：Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄；故填：Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄；
（3）加入Ca（OH）₂优先与硫酸反应，消耗了废水中的硫酸，减少了铁屑与硫酸的反应，降低铁屑的消耗量；氢氧化钙与硫酸反应生成硫酸钙和水，化学方程式为：Ca（OH）₂+H₂SO₄=CaSO₄+2H₂O，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；化学方程式为：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
故填：Ca（OH）₂会与废水中的硫酸发生反应，Ca（OH）₂+H₂SO₄=CaSO₄+2H₂O；消耗了废水中的硫酸，减少了铁屑与硫酸的反应，化学方程式为：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（4）由于步骤Ⅲ加入Na₂S后产生CuS，说明原废水③中含有CuSO₄（或Cu²⁺），故填：CuSO₄（或Cu²⁺）．

点评 对于流程图的题目关健是看明白流程图中各物质的转化关系，注意过量物质的去向，如何除去过量物质．