Question

20．某工厂排放的工业废水中含Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺，为了减少环境污染，变废为宝，利用废铁屑和其它化学试剂进行如下操作，得到了Fe₂O₃、Al₂O₃和金属Cu．

请回答：
（1）固体A的成分是Fe、Cu．（用化学式表示）
（2）写出B→D的离子方程式2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Clˉ．
（3）溶液B中的阳离子有Fe²⁺、Al³⁺（H⁺）．
（4）溶液E焰色反应呈黄色，试剂H是NaOH（用化学式表示）．

Answer 1

分析 某工厂排放的工业废水中含Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺，先加过量铁2Fe³⁺+Fe═3 Fe²⁺，铁在金属活动顺序表中排在铜的前面，所以铁粉把铜置换出来，发生Fe+Cu²⁺═Cu+2Fe²⁺，由于铁过量，所以所得固体A包括Fe和Cu，G为稀盐酸或稀硫酸，C为Cu，B为Al³⁺、Fe²⁺，加氯水，+2价的铁离子被氯水氧化，生成+3价的铁离子，然后加入过量的NaOH溶液，E为NaAlO₂溶液，可在溶液中通入二氧化碳气体，生成氢氧化铝沉淀，分解可生成氧化铝，沉淀F为Fe（OH）₃，加热分解可生成氧化铁，
（1）某工厂排放的工业废水中含Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺，先加过量铁2Fe³⁺+Fe═3 Fe²⁺，铁在金属活动顺序表中排在铜的前面，所以铁粉把铜置换出来，发生Fe+Cu²⁺═Cu+2Fe²⁺，由于铁过量，所以所得固体包括Fe和Cu；
（2）过滤所得溶液B中含有Al³⁺、Fe²⁺，加氯水，+2价的铁离子被氯水氧化，生成+3价的铁离子，2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（3）根据工业废水中加入铁以后发生的反应来确定溶液中的离子；
（4）金属铁可以和盐酸、稀硫酸之间反应，但是金属铜和稀盐酸、稀硫酸之间不反应，据此实现金属铁和铜的分离，铝离子可以和氢氧根离子之间反应生成可溶溶液，可以实现铝离子和亚铁离子的分离．

解答 解：（1）根据流程图中可以知道，完成回收铁红、Al₂O₃和金属Cu，先加过量铁粉，2Fe³⁺+Fe═3 Fe²⁺，铁在金属活动顺序表中排在铜的前面，所以铁粉把铜置换出来，Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，过滤得到Fe、Cu，
故答案为：Fe、Cu；
（2）过滤所得溶液B中含有Al³⁺、Fe²⁺，加氯水，+2价的铁离子被氯水氧化，2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；该反应中氯气中氯元素从0价变为产物中的氯离子，化合价降低是氧化剂，故答案为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Clˉ；
（3）金属铁可以和铁离子、铜离子之间反应，过滤所得溶液B中含有Al³⁺、Fe²⁺，故答案为：Fe²⁺、Al³⁺（H⁺）；
（4）金属铁可以和盐酸、稀硫酸之间反应，但是金属铜和稀盐酸、稀硫酸之间不反应，据此实现金属铁和铜的分离，所以试剂G是稀盐酸或是稀硫酸，分离Al³⁺、Fe²⁺，需加强碱，氢氧化铝既可以和强酸反应还可以和强碱反应，溶液E焰色反应呈黄色说明含有钠离子，说明试剂H是氢氧化钠；
故答案为：NaOH．

点评 本题以工业废水中回收铁红、Al₂O₃和金属Cu考查了物质的分离和提纯，注意根据物质的性质选择分离提纯的方法，题目难度中等．