Question

6．某工厂排放的工业废水中含Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺，为了减少环境污染，变废为宝，利用废铁屑和其它化学试剂进行如下操作，得到了Fe₂O₃、Al₂O₃和金属Cu．

请回答：
（1）固体A的成分是Fe、Cu（用化学式表示）．
（2）溶液B中的金属阳离子有Fe²⁺、Al³⁺（H⁺）；．
（3）写出下列反应的离子方程式：
B→D：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Clˉ；
D→E：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）试剂G是稀盐酸或稀硫酸（写名称）；溶液E焰色反应呈紫色（透过蓝色钴玻璃），试剂H是KOH（用化学式表示）．

Answer 1

分析 （1）某工厂排放的工业废水中含Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺，先加过量铁2Fe³⁺+Fe═3 Fe²⁺，铁在金属活动顺序表中排在铜的前面，所以铁粉把铜置换出来，发生Fe+Cu²⁺═Cu+2Fe²⁺，由于铁过量，所以所得固体包括Fe和Cu；
（2）根据工业废水中加入铁以后发生的反应来确定溶液中的离子；
（3）过滤所得溶液B中含有Al³⁺、Fe²⁺，加氯水，+2价的铁离子被氯水氧化，生成+3价的铁离子，2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，1mol氯气参加反应转移2mol电子；检验Fe³⁺ 的方法是加KSCN溶液，溶液变红；D→E是铝离子生成氢氧化铝沉淀，以及氢氧化铝溶解在碱中的离子反应，据此分析解答；
（4）金属铁可以和盐酸、稀硫酸之间反应，但是金属铜和稀盐酸、稀硫酸之间不反应，据此实现金属铁和铜的分离，铝离子可以和氢氧根离子之间反应生成可溶溶液，可以实现铝离子和亚铁离子的分离．

解答 解：（1）根据流程图中可以知道，完成回收铁红、Al₂O₃和金属Cu，先加过量铁粉，2Fe³⁺+Fe═3 Fe²⁺，铁在金属活动顺序表中排在铜的前面，所以铁粉把铜置换出来，Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，过滤得到Fe、Cu，
故答案为：Fe、Cu；
（2）金属铁可以和铁离子、铜离子之间反应，过滤所得溶液B中含有Al³⁺、Fe²⁺，故答案为：Fe²⁺、Al³⁺（H⁺）；
（3）过滤所得溶液B中含有Al³⁺、Fe²⁺，加氯水，+2价的铁离子被氯水氧化，2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；该反应中氯气中氯元素从0价变为产物中的氯离子，化合价降低是氧化剂，加碱先发生反应Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，强碱过量Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，总反应为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Clˉ；Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）金属铁可以和盐酸、稀硫酸之间反应，但是金属铜和稀盐酸、稀硫酸之间不反应，据此实现金属铁和铜的分离，所以试剂G是稀盐酸或是稀硫酸，分离Al³⁺、Fe²⁺，需加强碱，氢氧化铝既可以和强酸反应还可以和强碱反应，溶液E焰色反应呈紫色（透过蓝色钴玻璃），说明含有钾离子，说明试剂H是氢氧化钾；
故答案为：稀盐酸或稀硫酸、KOH．

点评 本题以工业废水中回收铁红、Al₂O₃和金属Cu考查了物质的分离和提纯，注意根据物质的性质选择分离提纯的方法，题目难度中等．