Question

某工廠排出的污水中含有大量的Fe2＋、Zn2＋、Hg2＋三種金屬離子。以下是某化學研究性學習小組的同學設計除去污水中的金屬離子，并回收綠礬、皓礬(ZnSO4·7H2O)和汞的方案。

【藥品】NaOH溶液、硫化鈉溶液、硫化亞鐵、稀硫酸、鐵粉

【實驗方案】

【問題探究】

(1)步驟Ⅱ所發生反應的離子方程式為 。

(2)步驟Ⅲ中抽濾的目的是 ，該步驟產生Fe(OH)3的反應的離子方程式為 。

(3)步驟Ⅵ中得到硫酸鋅溶液的離子方程式為 。

(4)欲實現步驟Ⅴ，需加入的試劑有 、 ，所涉及的主要操作依次為 。

(5)步驟Ⅳ常用的方法是 ，該步驟是否對環境有影響？ (填“是”或“否”)，如有影響，請你設計一個綠色環保方案來實現步驟Ⅳ的反應： 。

(6)該研究小組的同學在強堿溶液中，用次氯酸鈉與Fe(OH)3反應獲得了高效凈水劑Na2FeO4，該反應的離子方程式為 。

 

Answer 1

(1)FeS＋2H＋=Fe2＋＋H2S↑、ZnS＋2H＋=Zn2＋＋H2S↑

(2)加快過濾　4Fe2＋＋O2＋8OH－＋2H2O=4Fe(OH)3↓(分步書寫也可)

(3)ZnO22－＋4H＋=Zn2＋＋2H2O

(4)稀硫酸　鐵粉(過量)　過濾、濃縮結晶

(5)加熱　是　在密閉容器中加熱HgS

(6)3ClO－＋2Fe(OH)3＋4OH－=2FeO42－＋3Cl－＋5H2O

【解析】(1)步驟Ⅱ中只有FeS、ZnS固體溶解在稀硫酸中生成FeSO4、ZnSO4，反應的離子方程式為FeS＋2H＋=Fe2＋＋H2S↑、ZnS＋2H＋=Zn2＋＋H2S↑。

(2)抽濾時產生負壓，能加快過濾。向FeSO4和ZnSO4的混合溶液中加入過量NaOH溶液時，Fe2＋與OH－反應生成Fe(OH)2，Fe(OH)2迅速被空氣中的O2氧化為Fe(OH)3，其反應的離子方程式為4Fe2＋＋O2＋8OH－＋2H2O=4Fe(OH)3↓。

(3)根據框圖轉化關系，不難發現Zn(OH)2的性質類似于Al(OH)3的，Na2ZnO2的性質類似于NaAlO2的，所以向Na2ZnO2的溶液中加入過量H2SO4生成ZnSO4溶液，其反應的離子方程式為ZnO22－＋4H＋=Zn2＋＋2H2O。

(4)Fe(OH)3首先與稀H2SO4反應生成Fe2(SO4)3，Fe2(SO4)3再與過量的Fe粉反應得到FeSO4。經過濾除去Fe粉，將濾液經過濃縮結晶可得FeSO4·7H2O。

(5)HgS在空氣中加熱可得Hg、SO2，由于Hg蒸氣和SO2都會對環境造成污染，在密閉容器中加熱HgS可有效防止Hg蒸氣和SO2釋放到大氣中，從而保護了環境。

(6)反應物有ClO－、Fe(OH)3、OH－，生成物有Cl－、FeO42－、H2O，則有ClO－＋Fe(OH)3＋OH－―→FeO42－＋Cl－＋H2O，再將該離子方程式配平即可。