Question

某厂的酸性工业废水中含有一定量的Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Cl^-．该厂利用如图所示的工艺流程图，利用常见的气体氧化物、酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中生产出了氯化铁、氧化铝、NaCl晶体和金属铜，产生了很好的社会经济效益．请填写下列空白：
（1）图中试剂1是

 

，试剂2是

 

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（2）步骤1和步骤2所用到的玻璃仪器是

 

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（3）步骤1反应的离子方程式为

 

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（4）步骤3反应的离子方程式为

 

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（5）从节约药品和环保方面考虑，步骤5所发生反应的离子方程式应为

 

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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：

分析：酸性工业废水中含有一定量的Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Cl^-，由工艺流程图示知，溶液A中不含有铜离子，故应加入比铜活泼的金属置换出铜离子，然后把铁离子还原为液态离子，此金属还能与酸反应放出气体，故试剂1为铁屑；金属铜以及多余的铁屑进入沉淀A，然后加入稀盐酸，铁粉溶解生成溶液B，剩余沉淀B为铜粉；
溶液A中剩余Na⁺、Al³⁺、Fe²⁺和Cl^-，加入过量的氢氧化钠溶液可以使铝离子形成偏铝酸根留在溶液中，亚铁离子沉淀出来，故试剂3为氢氧化钠溶液，偏铝酸盐溶于中通入二氧化碳气体，偏铝酸根变成氢氧化铝沉淀出来，即沉淀D，最后得NaCl，据此解答各小题即可．

解答： 解：酸性工业废水中含有一定量的Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Cl^-，由工艺流程图示知，溶液A中不含有铜离子，故应加入比铜活泼的金属置换出铜离子，然后把铁离子还原为液态离子，此金属还能与酸反应放出气体，故试剂1为铁屑；金属铜以及多余的铁屑进入沉淀A，然后加入稀盐酸，铁粉溶解生成溶液B，剩余沉淀B为铜粉；
溶液A中剩余Na⁺、Al³⁺、Fe²⁺和Cl^-，加入过量的氢氧化钠溶液可以使铝离子形成偏铝酸根留在溶液中，亚铁离子沉淀出来，故试剂3为氢氧化钠溶液，偏铝酸盐溶于中通入二氧化碳气体，偏铝酸根变成氢氧化铝沉淀出来，即沉淀D，最后得NaCl，
（1）依据分析可知，图中试剂1是废铁屑，试剂2是稀盐酸，故答案为：废铁屑；稀盐酸；
（2）步骤1和步骤2均为分离固体和液体操作，即过滤，过滤中使用仪器：漏斗、玻璃棒、烧杯，故答案为：漏斗、玻璃棒、烧杯；
（3）步骤1中加入的是废铁屑，铁比铜活泼能置换出铜离子，然后把铁离子还原为亚铁离子，Fe还能与酸反应放出气体，有关反应的离子方程式为：Fe+Cu²⁺═Cu+Fe²⁺，Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，故答案为：Fe+Cu²⁺═Cu+Fe²⁺，Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑；
（4）步骤3为双氧水氧化亚铁离子生成铁离子，依据元素守恒以及电荷守恒得出，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（5）从节约药品和环保方面考虑，步骤5是沉淀偏铝酸根，由于氢氧化铝是两性氢氧化物，故利用弱酸（碳酸）将其置换即可，发生反应的离子方程式应为：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案为：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

点评：本题主要考查的是从酸液废水中提取金属以及其化合物的流程，涉及：金属活动性顺序、离子反应方程式书写、氢氧化铝的两性等，综合性较强，有一定难度．