Question

【題目】工業生產需要大量原料，消耗大量能源，在得到所需產品同時產生了大量廢氣、廢水、廢渣。某工廠排放的廢水中含有Cu2＋、Fe2＋、Hg2＋、H＋等離子，某化學小組為了充分利用資源和保護環境，準備回收廢水中的銅和汞，同時得到綠礬。他們設計了如下實驗方案：

（1）現有儀器：酒精燈、玻璃棒、坩堝、蒸發皿、蒸餾燒瓶、燒杯、鐵架臺等，完成步驟Ⅳ的實驗操作還需要選擇的玻璃儀器是__________設計簡單實驗檢驗綠礬是否變質，簡述你的操作：__________。

（2）步驟Ⅰ中加入過量鐵粉的目的是__________，步驟Ⅱ中__________(填“能”或“不能”)用鹽酸代替硫酸。

（3）步驟V利用氧化銅制取銅有如下四種方案：

方案甲：利用氫氣還原氧化銅；

方案乙：利用一氧化碳還原氧化銅；

方案丙：利用炭粉還原氧化銅；

方案丁：先將氧化銅溶于稀硫酸，然后加入過量的鐵粉、過濾，再將濾渣溶于過量的稀硫酸，再過濾、洗滌、烘干。

從安全角度考慮，方案__________不好；從產品純度考慮，方案__________不好。

（4）寫出步驟Ⅱ中涉及反應的離子方程式：__________；步驟Ⅳ得到綠礬的操作蒸發濃縮__________、__________。

Answer 1

【答案】 漏斗 取產品少量溶于水，加入KSCN溶液，如溶液變血紅色，則產品變質 將Cu2+ Hg2+全部置換出來 不能 甲 乙 丙 Fe+2H+=Fe2+ +H2↑ 冷卻結晶 過濾

【解析】通過流程可知步驟Ⅳ是從溶液中得到綠礬晶體，應為蒸發結晶和過濾操作，由此可確定儀器的選擇；亞鐵鹽變質會被氧化成三價鐵離子，故檢驗變質即檢驗三價鐵離子即可；酸的選擇要考慮最終的目標產物，選取的原則是不要引入雜質離子。可燃性氣體作為還原劑在加熱的過程中會有爆炸的可能性，而固體還原劑一般不易控制量會引入雜質；一種反應物過量的目的往往是為了使另一種反應物充分反應。 加入鐵粉可將不如鐵活潑的金屬置換出來，得到亞鐵鹽和不活潑的金屬；再在濾渣中加入硫酸可將過量的鐵反應掉，剩下的固體中為銅和汞，通過灼燒可分離出汞，然后將氧化銅還原成銅單質。

（1）濾液中硫酸亞鐵的濃度較低，先蒸發水到熱飽和溶液，然后降溫結晶，最后過濾得到硫酸亞鐵晶體，過濾還需要漏斗，蒸發結晶還需要坩堝；綠礬變質生成+3價鐵，檢驗Fe3+用硫氰化鉀溶液，即取少量晶體溶于水，滴加硫氰化鉀溶液，若溶液變紅色，說明綠礬已變質。答案：漏斗；取產品少量溶于水，加入KSCN溶液，如溶液變血紅色，則產品變質。

（2）加入過量的鐵粉，將銅離子和汞離子全部轉化成相應單質得到銅和汞；若用稀鹽酸代替稀硫酸，制得的綠礬中會混有氯化亞鐵雜質；所以不能用稀鹽酸代替稀硫酸。答案：將Cu2+ Hg2+全部置換出來；不能。

（3）氫氣和一氧化碳易燃燒，且一氧化碳有毒，用二者還原氧化銅存在不安全因素，即易發生爆炸，所以從安全方面考慮甲、乙不好；用炭粉還原氧化銅，所得銅中易混有炭粉，即從純度方面考慮，丙不好。答案：甲 乙；丙。

（4）根據框圖知濾渣成分為的為Cu、Fe、Hg步驟II加入稀硫酸只有Fe能與酸反應，所以反應的離子方程式分別為2H++Fe=Fe2++H2↑。步驟Ⅳ是由硫酸亞鐵溶液得到綠礬的操作，需要經過蒸發濃縮，冷卻結晶和過濾即可。答案：2H++Fe=Fe2++H2↑；冷卻結晶；過濾。