Question

某校化學課外活動小組積極開展環保活動．他們對學校所在地的一所化工廠排出的污水進行多次檢測，發現其中含有大量的Zn²⁺、Hg²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺四種金屬離子，如不處理會對環境造成污染．為防止汞污染并回收銅，同學們設計了如下的實驗方案：
方案一：污水

NaOH溶液，過濾

沉淀

△

②

CuO

H2，△

③

Cu
方案二：污水

過量鐵粉，過濾

①

濾渣

△

②

CuO

H2，△

③

Cu
方案三：污水

過量鐵粉，過濾

①

濾渣

稀鹽酸，過濾

②

濾渣

△

③

CuO

H2，△

④

Cu
（1）三種實驗方案中能制得純凈Cu的方案是

方案三

（2）在能制得純凈銅的方案中，實驗上仍會導致環境污染（空氣污染）的操作步驟是

③

（選填①、②、③、④），污染的原因是

濾渣中的汞（液態，附著在銅上）在加熱時揮發到空氣中

，改進方法是

在加熱裝置上連接一個冷卻裝置，將汞蒸氣冷凝回收

．

Answer 1

分析：方案一：從污水加入氫氧化鈉后會生成多種難溶堿，加熱后會生成多種氧化物分析判斷；
方案二：從污水中加入過量的鐵粉分析濾渣的成分即可；
方案二：從污水中加入過量的鐵粉后得濾渣的成分，再依據濾渣與鹽酸反應后的剩余濾渣的成分進行分析判斷；

解答：解：方案一：污水加入氫氧化鈉后會生成多種難溶堿，主要有氫氧化鐵、氫氧化鋅和氫氧化銅等，因為這三種沉淀加熱后均會分解生成氧化物和水，所以不能得到純凈的氧化銅，更不能得到純凈的銅．
方案二：由于鐵的活動性比銅和汞都強，所以污水中加入過量的鐵粉時濾渣的成分除銅、汞外還含有剩余的鐵，所以加熱濾渣不會得到純凈的氧化銅，故也不能得到純凈的銅；
方案二：由于鐵的活動性比銅和汞都強，所以污水中加入過量的鐵粉后得濾渣的成分主要是銅、汞和剩余的鐵，濾渣中銅汞不能與與鹽酸反應，而鐵能反應，此時濾渣就變成了銅與汞的混合物，加熱汞轉化成汞蒸氣揮發出來，銅與氧氣反應生成了氧化銅，氧化銅采用氫氣還原可得純凈的銅；
從該過程可以看出該步驟中③是汞的污染環節，要想防止汞污染的產生就得需要對汞蒸氣進行處理，以防止汞蒸氣揮發到空氣中導致污染；
故答案為（1）方案三；
（2）③；濾渣中的汞（液態，附著在銅上）在加熱時揮發到空氣中；  在加熱裝置上連接一個冷卻裝置，將汞蒸氣冷凝回收；

點評：此題是一道實驗方案設計題，解題的關鍵是要知道實驗方案中設計目的可行性，并結合環保要求對污染進行處理的方法．