Question

某工厂的酸性废水中含有大量的Fe³⁺、Cu²⁺、SO₄^2-和少量Na⁺．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．
（1）工业废水中加入试剂A后，反应的离子方程式为Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑、

 

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（2）试剂B是

 

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（3）操作③是蒸发浓缩、冷却结晶、

 

，最后用少量冷水洗涤晶体，在低温下干燥．
（4）可用绿矾消除工业废水中+6价铬（Cr₂O₇^2-）的污染，使之转化为Cr³⁺，若处理1t废水（含Cr₂O₇^2- 10^-3mol/kg），则需加入绿矾的质量至少为

 

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Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：某工厂的工业废水中含有大量的Fe³⁺、Cu²⁺、SO₄^2-和少量Na⁺，先加过量铁（A），过滤，得到D溶液为FeSO₄，C为Cu和多余的铁，再向C中加过量稀硫酸，过滤得到的Cu，E为FeSO₄，硫酸亚铁经过蒸发浓缩、冷却结晶可以得到绿矾晶体，
（1）根据能和金属铁发生反应的物质来回答；
（2）试剂B是将金属铜和金属铁分离开的物质；
（3）从FeSO₄溶液中提取溶质晶体采用蒸发结晶；
（4）亚铁离子变质会生成铁离子，（Cr₂O₇^2-）转化为Cr³⁺，根据电子守恒得到二者之间的关系式，进行计算即可．

解答： 解：工厂的工业废水中含有大量的Fe³⁺、Cu²⁺、SO₄^2-和少量Na⁺，先加过量铁（A），过滤，得到D溶液为FeSO₄，C为Cu和多余的铁，再向C中加过量稀硫酸，过滤得到的Cu，E为FeSO₄，硫酸亚铁经过蒸发浓缩、冷却结晶可以得到绿矾晶体，
（1）酸性环境Fe³⁺、Cu²⁺、SO₄^2-和少量Na⁺中，能和金属铁发生反应的物质是Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺，发生的反应有：Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑、2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，故答案为：2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺；
（2）试剂B是将金属铜和金属铁分离开的物质，可以选择稀硫酸，故答案为：H₂SO₄（硫酸）；
（3）从FeSO₄溶液中提取溶质晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，最后用少量冷水洗涤晶体，在低温下干燥，防止变质，故答案为：过滤；
（4）亚铁离子变质会生成铁离子，（Cr₂O₇^2-）转化为Cr³⁺，根据电子守恒得到二者之间的关系式：Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺，
               Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺
                  1      6
   1000kg×10^-3mol/kg     6mol
处理1t废水（含Cr₂O₇^2- 10^-3mol/kg），则需加入绿矾的质量是6mol×278g/mol=1668g．故答案为：1668g．

点评：本题考查了工艺流程图的分析判断，解答本题要充分理解各种物质的性质，从而得出正确的结论，应熟悉混合物的分离方法，掌握过滤和蒸发结晶分离方法的使用条件及实验操作，题目难度中等．