Question

16．保护环境就是保护人类自己．二十世纪五十年代，日本水俁市曾把大量含汞元素的工业废水直接排入河中流入海里，大批市民因食用含汞元素的鱼而患怪病不治身亡．现在回收旧电池的主要原因之一是防止贡扩散．
某同学在社会实践中发现某工厂的工业废水中含铜离子（Cu²⁺）和汞离子（Hg²⁺）．查阅资料得到以下信息：汞的相对原子质量为200.6，熔点为-38.9℃，沸点为356.6℃．汞单质有毒，在常温和加热的条件下，汞单质都不与空气反应．据此，他为工厂设计了一个方案，回收和分离出废水中全部的金属汞和铜．
（1）加入过量的反应物，将Cu²⁺和Hg²⁺直接转化为金属单质的化学反应方程式为（任选一种，只写一个）：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu（或Hg（NO₃）₂+Fe=Fe（NO₃）₂+Hg）．
（2）通过如图所示装置，把从工厂金属回收池取回的少量金属混合物中的汞单质分离出来．

（3）若要用甲装置把汞全部分离出去，还需要用到的玻璃仪器是酒精灯．
（4）在把汞分离出去后，向甲中的固体残渣加入足量（填一种试剂名称）稀硫酸，再通过（填一种仪器名称）漏斗进行（填一种操作名称）过滤，就可回收到全部的铜．
（5）根据（4）的要求（全部），在操作（3）进行汞的分离时，从直玻璃导管向试管中加入（或通入）的物质是C．
A．盐酸   B．硫酸  C．氢气  D．空气
进行该操作的目的是：①为了将装置内的汞蒸气排出来，②防止在加热的条件下铜和铁被氧化；甲装置在安装时的注意事项是：①装置的气密性要良好，②导管要伸入试管的底部．
（6）收集金属汞应选用的装置及原因是丁，汞蒸气有毒，防止扩散到空气中．

Answer 1

分析 （1）根据金属的活动性来分析；
（2）根据汞的沸点较低，可用加热的方法加以分离；
（3）剩余的混合物为铜与铁的混合物，根据金属的性质结合分离混合物的方法加以分析解答；
（4）根据金属的活动性来分析；
（5）根据分离汞蒸气来分析；从该装置需要加热以及分离汞蒸气来分析；
（6）根据汞蒸气有毒来分析．

解答 解：（1）在金属活动顺序中，排在前面的金属可以把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来，加入过量的铁，将Cu²⁺和Hg²⁺直接转化为金属单质；故填：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu（或Hg（NO₃）₂+Fe=Fe（NO₃）₂+Hg）；
（2）在加热的条件下，金属混合物中的汞转化为蒸汽而被分离出去，故填：酒精灯；
（3）剩余的金属混合物时铁和铜，根据金属的活动性可知，铜不与稀硫酸反应，铁反应，故可向甲中的固体残渣加入足量稀盐酸，充分反应后过滤，铜就留到了滤纸上，故填：稀硫酸；漏斗；过滤；
（4）分离出汞后的金属残渣为铁和铜的混合物，铁属于活泼金属，铜属于不活泼金属，可加入稀硫酸加以分离，铁与稀硫酸反应，铜与稀硫酸不反应，然后用过滤的方法加以分离；故填：稀硫酸；漏斗；过滤；
（5）在加热时，为了让汞蒸气排出来，需要通入氢气，且防止在加热的条件下铜和铁被氧化；因为在加热的条件下氧气能与铁和铜反应，故不能通入氧气，当然在挥发出汞蒸气的同时，也不能加入酸；因为该装置排出汞蒸气，所以装置的气密性要良好，因为汞蒸气的密度比空气大，所以导管要伸入试管的底部；故填：C；为了将装置内的汞蒸气排出来；防止在加热的条件下铜和铁被氧化；装置的气密性要良好；导管要伸入试管的底部；
（6）汞蒸气有毒，不能扩散到空气中，所以选择装置丁．故填：丁，汞蒸气有毒，防止扩散到空气中．

点评 本题考查了分离金属离子、提纯金属单质的方法，难度较大．