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的除去污水中的金属离子,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中的抽滤为减压条件下的过滤,可以加快过滤速度;该步骤涉及反应的离子方程式有Zn2++4OH-=ZnO22-+2H2O和________________。
(3)步骤Ⅵ中得到硫酸锌溶液的离子反应方程式为______________________________。
(4)欲实现步骤Ⅴ,所需加入的试剂有________、________,所涉及的主要操作依次为______________________。
(5)步骤Ⅳ常用的方法是加热,该步骤是否对环境有影响?__________(填“是”或“否”),如有影响,请你设计一个环境保护方案来实现步骤Ⅳ的反应________________________。
(1)FeS+2H+=Fe2++H2S↑,ZnS+2H+=Zn2++H2S↑
(2)4Fe2++O2+8OH-+2H2O=4Fe(OH)3↓
(3)ZnO22-+4H+=Zn2++2H2O
(4)稀硫酸 铁粉 过滤、浓缩结晶、过滤
(5) 是 在密闭容器中加热HgS

试题分析:(1)步骤Ⅱ加入稀硫酸,与FeS、ZnS分别发生复分解反应,可写成离子方程式。
(2)FeSO4、ZnSO4混合溶液中加入过量的NaOH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,其总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,可以看出Zn(OH)2的性质类似于Al(OH)3,所以Na2ZnO2溶液中加入过量的H2SO4生成ZnSO4溶液,其离子方程式为:ZnO22-+4H+=Zn2++2H2O。
(4)氢氧化铁能与稀硫酸反应生成硫酸铁,硫酸铁能与过量铁单质反应生成二价铁离子,然后过滤、浓缩结晶、过滤得到FeSO4?7H2O。
(5)HgS在空气中加热可得Hg、SO2,Hg蒸气和SO2都会对环境产生污染,但在密闭容器中加热HgS可有效防止Hg蒸气和SO2释放到大气中,从而保护了环境。
练习册系列答案
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用1-丁醇、溴化钠和较浓H2SO4混合物为原料,在实验室制备1-溴丁烷,并检验反应的部分副产物。(已知:NaCl+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl↑)现设计如下装置,其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出。请回答下列问题:

(1)仪器D的名称是           。
(2)关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水,给A加热30分钟,制备1-溴丁烷。写出该反应的化学方程式                                                      。
(3)理论上,上述反应的生成物还可能有:丁醚、1-丁烯、溴化氢等。熄灭A处酒精灯,在竖直冷凝管上方塞上塞子,打开a,利用余热继续反应直至冷却,通过B、C装置检验部分副产物。B、C中应盛放的试剂分别是            、           。
(4)在实验过程中,发现A中液体由无色逐渐变成黑色,该黑色物质与浓硫酸反应的化学方程式为                                    ,可在竖直冷凝管的上端连接一个内装吸收剂碱石灰的干燥管,以免污染空气。
(5)相关有机物的数据如下:
物质
熔点/0C
沸点/0C
1-丁醇
-89.5
117.3
1-溴丁烷
-112.4
101.6
丁醚
-95.3
142.4
1-丁烯
-185.3
-6.5
为了进一步精制1-溴丁烷,继续进行了如下实验:待烧瓶冷却后,拔去竖直的冷凝管,塞上带温度计的橡皮塞,关闭a,打开b,接通冷凝管的冷凝水,使冷水从     (填c或d)处流入,迅速升高温度至       ℃,收集所得馏分。
(6)若实验中所取1-丁醇、NaBr分别为7.4 g、13.0 g,蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6 g 1-溴丁烷,则1-溴丁烷的产率是            。

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