Question

3．某化学实验室产生的废液中含有Fe³⁺、Cu²⁺和Cl^-，化学小组设计了如图所示的方案对废液进行处理，以回收金属，保护环境．

（1）废液经操作①得到的沉淀A中含有的金属单质是铜、铁；
（2）写出操作①的反应离子方程式Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺
（3）在溶液A中加入氢氧化钠的现象为有红褐色沉淀生成发生的化学方程式为FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl．

Answer 1

分析 Fe³⁺、Cu²⁺和过量的铁反应生成Fe²⁺和单质Cu，通过过滤得到固体A和溶液A，由于铁过量，沉淀A为Fe和Cu的混合物，溶液A含亚Fe²⁺；Fe²⁺具有还原性，易被氧化剂氧化，故加入H₂O₂能把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，故溶液B中含Fe³⁺；Fe³⁺和氨水反应生成Fe（OH）₃沉淀，故沉淀C为Fe（OH）₃沉淀，废水通过处理不含Fe³⁺、Cu²⁺，可以排放．
（1）操作①加入的过量的铁屑，由于铁的化学性质比铜活泼，因此可以把金属铜从盐溶液中置换出来，同时Fe³⁺能氧化单质铁生成Fe²⁺，因此在第①得到的滤渣中都含有金属铜过量的铁；
（2）操作①中铁分别与铁离子、铜离子发生氧化还原反应，据此写出反应的离子方程式；
（3）根据滤液中Fe²⁺能被过氧化氢生成Fe³⁺，加入双氧水后的溶液中含有的金属阳离子为Fe³⁺，加入强碱溶液后生成红褐色氢氧化铁沉淀，写出方程式．

解答 解：（1）废液中含有Fe³⁺、Cu²⁺两种金属离子，加入过量的铁粉后，铜离子被还原成金属铜，所以在第①得到的沉淀中含有金属铜和过量的铁，
故答案为：铜、铁；
（2）操作①中，铁与铜离子、铁离子发生反应，反应的离子方程式为：
Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
故答案为：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（3）滤液中含有亚铁离子，加入双氧水后溶液中亚铁离子氧化成铁离子，铁离子与氢氧根离子反应生成红褐色氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，
故答案为：有红褐色沉淀生成、FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl．

点评 本题考查了金属的回收与环境保护，题目难度中等，注意掌握金属回收方法、常见的离子之间的反应，明确离子方程式的书写方法，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．