Question

某工厂排出的污水中含有大量的Fe³⁺、Zn²⁺、Hg²⁺三种金属离子．以下是某化学研究性学习小组的同学设计除去污水中的金属离子，并回收绿矾、皓矾（ZnSO₄•7H₂O）和汞的方案．

NaOH溶液、硫化钠溶液、硫化亚铁、稀硫酸、铁粉

如图

（1）步骤Ⅱ所发生反应的离子方程　　．

步骤Ⅲ中抽滤的目的是　，该步骤产生Fe（OH）₃的反应的离子方程式为　　．

（3）步骤Ⅵ中得到硫酸锌溶液的离子方程式为　．

（4）欲实现步骤Ⅴ，需加入的试剂有　　、　　，所涉及的主要操作依次为　　．

（5）步骤Ⅳ常用的方法是　　，该步骤是否对环境有影响？　　（填“是”或“否”），如有影响，请你设计一个绿色环保方案来实现步骤Ⅳ的反应：　　．

（6）该研究小组的同学在强碱溶液中，用次氯酸钠与Fe（OH）₃反应获得了高效净水剂Na₂FeO₄，该反应的离子方程式为　　．

Answer 1

考点： 物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用；常见离子的检验方法．

专题： 实验设计题．

分析： （1）步骤Ⅱ中只有FeS、ZnS固体溶解在稀硫酸中生成FeSO₄、ZnSO₄；

抽滤时产生负压，能加快过滤；向FeSO₄和ZnSO₄的混合溶液中加入过量NaOH时，Fe²⁺与OH^﹣反应生成Fe（OH）₂，Fe（OH）₂迅速被空气中的O₂氧化为Fe（OH）₃；

（3）根据框图转化关系，不难发现Zn（OH）₂的性质类似于Al（OH）₃的，Na₂ZnO₂的性质类似于NaAlO₂的，所以向Na₂ZnO₂的溶液中加入过量H2SO₄生成ZnSO₄溶液；

（4）Fe（OH）₃首先与稀H2SO4反应生成Fe₂（SO₄）₃，Fe₂（SO₄）₃再与过量的Fe粉反应得到FeSO₄；

（5）HgS在空气中加热可得Hg、SO₂，由于Hg蒸气和SO₂都会对环境造成污染，在密闭容器中加热HgS可有效防止Hg蒸气和SO₂释放到大气中；

（6）反应物有ClO^﹣、Fe（OH）₃、OH^﹣，生成物有Cl^﹣、FeO₄^2﹣、H₂O，则有ClO^﹣+Fe（OH）₃+OH﹣﹣→FeO₄^2﹣+Cl﹣+H₂O，再将该离子方程式配平即可．

解答： 解：（1）步骤Ⅱ中只有FeS和ZnS固体，FeS固体溶解在稀硫酸中生成FeSO₄，反应方程式为FeS+2H⁺═Fe²⁺+H₂S↑，ZnS固体溶解在稀硫酸中生成ZnSO₄，反应方程式为ZnS+2H⁺═Zn²⁺+H₂S↑，

故答案为：FeS+2H⁺═Fe²⁺+H₂S↑、ZnS+2H⁺═Zn²⁺+H₂S↑；

抽滤时产生负压，能加快过滤；向FeSO₄和ZnSO₄的混合溶液中加入过量NaOH时，Fe²⁺与OH^﹣反应生成Fe（OH）₂，Fe（OH）₂迅速被空气中的O₂氧化为Fe（OH）₃，其反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+8OH﹣+2H₂O═4Fe（OH）₃↓；

故答案为：加快过滤；4Fe²+O₂+8OH^﹣+2H₂O═4Fe（OH）₃↓；

（3）根据框图转化关系，不难发现Zn（OH）₂的性质类似于Al（OH）₃的，Na₂ZnO₂的性质类似于NaAlO₂的，所以向Na₂ZnO₂的溶液中加入过量H2SO₄生成ZnSO₄溶液，其反应的离子方程式为ZnO₂^2﹣+4H⁺═Zn₂++2H₂O，

故答案为：ZnO₂^2﹣+4H⁺═Zn²⁺+2H₂O；

（4）Fe（OH）₃首先与稀H2SO4反应生成Fe₂（SO₄）₃，Fe₂（SO₄）₃再与过量的Fe粉反应得到FeSO₄．经过滤除去Fe粉，将滤液经过浓缩结晶可得FeSO₄•7H₂O，

故答案为：稀硫酸；铁粉（过量）；过滤、浓缩结晶；

（5）HgS在空气中加热可得Hg、SO₂，由于Hg蒸气和SO₂都会对环境造成污染，在密闭容器中加热HgS可有效防止Hg蒸气和SO₂释放到大气中，从而保护了环境，

故答案为：加热；是；在密闭容器中加热HgS；

（6）反应物有ClO^﹣、Fe（OH）₃、OH^﹣，生成物有Cl^﹣、FeO₄^2﹣、H₂O，则有ClO^﹣+Fe（OH）₃+OH→FeO₄^2﹣+Cl﹣+H₂O，配平该离子方程式为3ClO^﹣+2Fe（OH）₃+4OH﹣═2FeO₄^2﹣+3Cl^﹣+5H₂O．

故答案为：3ClO^﹣+2Fe（OH）₃+4OH﹣═2FeO₄^2﹣+3Cl^﹣+5H₂O．

点评： 本题是一道关于元素和化合物知识综合考查题，考查学生分析问题能力和解决问题的能力，综合性强，难度大．