题目内容


某工厂排出的污水中含有大量的Fe2、Zn2、Hg2三种金属离子。以下是某化学研究性学习小组的同学设计除去污水中的金属离子,并回收绿矾、皓矾(ZnSO4·7H2O)和汞的方案。

【药品】 NaOH溶液、硫化钠溶液、硫化亚铁、稀硫酸、铁粉

【实验方案】

【问题探究】

(1)步骤Ⅱ所发生反应的离子方程式为_________________________________。

(2)步骤Ⅲ中抽滤的目的是____________,该步骤产生Fe(OH)3的反应的离子方程式为______________________________________________________。

(3)步骤Ⅵ中得到硫酸锌溶液的离子方程式为___________________________ _____________________________________________________________。

(4)欲实现步骤Ⅴ,需加入的试剂有________、________,所涉及的主要操作依次为__________________________________________________________。

(5)步骤Ⅳ常用的方法是________,该步骤是否对环境有影响?________(填“是”或“否”),如有影响,请你设计一个绿色环保方案来实现步骤Ⅳ的反应:_____________________________________________________________。

(6)该研究小组的同学在强碱溶液中,用次氯酸钠与Fe(OH)3反应获得了高效净水剂Na2FeO4,该反应的离子方程式为______________________________。


解析 (1)步骤Ⅱ中只有FeS、ZnS固体溶解在稀硫酸中生成FeSO4、ZnSO4,反应的离子方程式为FeS+2H===Fe2+H2S↑、ZnS+2H===Zn2+H2S↑。

(2)抽滤时产生负压,能加快过滤。向FeSO4和ZnSO4的混合溶液中加入过量NaOH溶液时,Fe2与OH反应生成Fe(OH)2,Fe(OH)2迅速被空气中的O2氧化为Fe(OH)3,其反应的离子方程式为4Fe2+O2+8OH+2H2O===4Fe(OH)3↓。

(3)根据框图转化关系,不难发现Zn(OH)2的性质类似于Al(OH)3的,Na2ZnO2的性质类似于NaAlO2的,所以向Na2ZnO2的溶液中加入过量H2SO4生成ZnSO4溶液,其反应的离子方程式为ZnO22+4H===Zn2+2H2O。

(4)Fe(OH)3首先与稀H2SO4反应生成Fe2(SO4)3,Fe2(SO4)3再与过量的Fe粉反应得到FeSO4。经过滤除去Fe粉,将滤液经过浓缩结晶可得FeSO4·7H2O。

(5)HgS在空气中加热可得Hg、SO2,由于Hg蒸气和SO2都会对环境造成污染,在密闭容器中加热HgS可有效防止Hg蒸气和SO2释放到大气中,从而保护了环境。

(6)反应物有ClO、Fe(OH)3、OH,生成物有Cl、FeO42、H2O,则有

ClO+Fe(OH)3+OH―→FeO42+Cl+H2O,再将该离子方程式配平即可。

答案 (1)FeS+2H===Fe2+H2S↑、ZnS+2H===Zn2+H2S↑ (2)加快过滤 4Fe2+O2+8OH+2H2O===4Fe(OH)3↓(分步书写也可) (3)ZnO22+4H===Zn2+2H2O (4)稀硫酸 铁粉(过量) 过滤、浓缩结晶 (5)加热 是 在密闭容器中加热HgS (6)3ClO+2Fe(OH)3+4OH===2FeO42+3Cl+5H2O


练习册系列答案
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四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下:

回答下列问题:

(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生:

2Fe3+Fe===3Fe2

2TiO2(无色)+Fe+4H===2Ti3(紫色)+Fe2+2H2O

Ti3(紫色)+Fe3+H2O===TiO2(无色)+Fe2+2H

加入铁屑的作用是_________________________________________________。

(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶,该溶胶的分散质颗粒直径大小在________范围。

(3)若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质,还可制得钛白粉。已知25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.79×1039,该温度下反应Fe(OH)3+3HFe3+3H2O的平衡常数K=________。

(4)已知:TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(l)+O2(g)

ΔH=+140 kJ·mol1

2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol1

写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式:_________________________________________________________________。

(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念,该工艺流程中存在的不足之处是________(只要求写出一项)。 (6)依据下表信息,要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4,可采用________方法。

TiCl4

SiCl4

熔点/℃

-25.0

-68.8

沸点/℃

136.4

57.6

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