Question

某工廠的廢水中含有FeSO₄、H₂SO₄、Ag₂SO₄、Al₂（SO₄）₃及一些污泥．某研究性學(xué)習(xí)課題組測(cè)定了廢水中各物質(zhì)的含量并查找了溶解度數(shù)據(jù)，現(xiàn)列表如下：
表一廢水中各物質(zhì)的含量

物質(zhì)	FeSO4	H2SO4	Ag2SO4	Al2（SO4）2	污泥
質(zhì)量分?jǐn)?shù)/（%）	15.0	7.0	0.40	0.34	5.0

表二  FeSO₄和Al₂（SO₄）₃在水中的溶解度

溫度/℃	0	10	20	30	40	50
FeSO4溶液度（g）	15.6	20.5	26.5	32.9	40.2	48.6
Al2（SO4）3溶解度（g）	31.2	33.5	36.4	40.4	45.7	52.2

該課題組根據(jù)表中數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了污水處理方案，擬利用該廠的廢鐵屑（有少量銹斑）、燒堿溶液和硫酸處理此污水，回收FeSO₄?7H₂O和Ag．
（1）請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻�，完成得到Ag的實(shí)驗(yàn)方案：
①將帶有銹斑的廢鐵屑先后用熱的燒堿溶液和熱水進(jìn)行洗滌，目的是

去除油污

．
②將工廠廢水過(guò)濾，用少量水洗滌濾渣，洗滌液并入濾液后保留待用；
③

在②的濾液中加入稍過(guò)量的洗滌過(guò)的廢鐵屑，充分反應(yīng)后過(guò)濾

，目的是使Ag⁺全部還原為金屬Ag；
④

將③的濾渣溶入足量的稀硫酸，過(guò)濾，濾液保留待用

，目的是分離出Ag；
（2）請(qǐng)寫出后續(xù)的步驟，除去Al³⁺，得到主要成分為FeSO₄?7H₂O晶體．
⑤將第

③

步與第④步所得濾液混合后，加入少量硫酸至混合液的pH為3-4后，

將溶液加熱（溫度不超過(guò)80℃）蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶

，濾出FeSO₄?7H₂O晶體
（3）寫出步驟③中所有化學(xué)反應(yīng)的離子方程式

Fe+2Ag⁺=Fe²⁺+2Ag；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；

．
（4）在步驟⑤中，加入少量硫酸調(diào)節(jié)pH的目的是

抑制Fe²⁺的水解

．

Answer 1

分析：（1）①帶有銹斑的廢鐵屑先后用熱的燒堿溶液和熱水進(jìn)行洗滌洗去表面的油污；
②廢水中含有FeSO₄、H₂SO₄、Ag₂SO₄、Al₂（SO₄）₃及一些污泥，工廠廢水過(guò)濾，用少量水洗滌濾渣，得到濾液為FeSO₄、H₂SO₄、Ag₂SO₄、Al₂（SO₄）₃；
③目的是提取硫酸亞鐵，在②的濾液中加入稍過(guò)量的洗滌過(guò)的廢鐵屑，廢鐵屑表面為氧化鐵與酸反應(yīng)，充分反應(yīng)后過(guò)濾，目的是使硫酸全部反應(yīng)，使Ag⁺全部還原為金屬Ag；得到濾液是硫酸亞鐵和硫酸鋁溶液；
④將③的濾渣溶入足量的稀硫酸，溶解過(guò)量的廢鐵屑，過(guò)濾，濾液主要是硫酸亞鐵保留待用，目的是分離出Ag；
（2）后續(xù)的步驟，除去Al³⁺，得到主要成分為FeSO₄?7H₂O晶體，③與第④步所得濾液混合后，加入少量硫酸至混合液的pH為3-4后，將溶液加熱（溫度不超過(guò)80℃）蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，得到FeSO₄?7H₂O晶體；
（3）步驟③中所有化學(xué)反應(yīng)為鐵置換銀，鐵和硫酸反應(yīng)，氧化鐵和硫酸反應(yīng)，鐵和硫酸鐵反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：Fe+2Ag⁺=Fe²⁺+2Ag；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；故答案為：Fe+2Ag⁺=Fe²⁺+2Ag；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
（4）步驟⑤中，加入少量硫酸調(diào)節(jié)pH的目的是抑制Fe²⁺離子水解；

解答：解：（1）①帶有銹斑的廢鐵屑先后用熱的燒堿溶液和熱水進(jìn)行洗滌洗去表面的油污；
②廢水中含有FeSO₄、H₂SO₄、Ag₂SO₄、Al₂（SO₄）₃及一些污泥，工廠廢水過(guò)濾，用少量水洗滌濾渣，得到濾液為FeSO₄、H₂SO₄、Ag₂SO₄、Al₂（SO₄）₃
③目的是提取硫酸亞鐵，在②的濾液中加入稍過(guò)量的洗滌過(guò)的廢鐵屑，廢鐵屑表面為氧化鐵與酸反應(yīng)，充分反應(yīng)后過(guò)濾，目的是使硫酸全部反應(yīng)，使Ag⁺全部還原為金屬Ag；得到濾液是硫酸亞鐵和硫酸鋁溶液；
④將③的濾渣溶入足量的稀硫酸，溶解過(guò)量的廢鐵屑，過(guò)濾，濾液主要是硫酸亞鐵保留待用，目的是分離出Ag；
故答案為：①去除油污；③在②的濾液中加入稍過(guò)量的洗滌過(guò)的廢鐵屑，充分反應(yīng)后過(guò)濾；④將③的濾渣溶入足量的稀硫酸，過(guò)濾，濾液保留待用；
（2）后續(xù)的步驟，除去Al³⁺，得到主要成分為FeSO₄?7H₂O晶體，③與第④步所得濾液混合后，加入少量硫酸至混合液的pH為3-4后，將溶液加熱（溫度不超過(guò)80℃）蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，得到FeSO₄?7H₂O晶體；
故答案為：③將溶液加熱（溫度不超過(guò)80℃）蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶；
（3）步驟③中所有化學(xué)反應(yīng)為鐵置換銀，鐵和硫酸反應(yīng)，氧化鐵和硫酸反應(yīng)，鐵和硫酸鐵反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：
Fe+2Ag⁺=Fe²⁺+2Ag；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
故答案為：Fe+2Ag⁺=Fe²⁺+2Ag；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
（4）步驟⑤中，加入少量硫酸調(diào)節(jié)pH的目的是抑制Fe²⁺離子水解；
故答案為：抑制Fe²⁺的水解；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)提純的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，物質(zhì)分離的實(shí)驗(yàn)方法，晶體析出的方法應(yīng)用，離子性質(zhì)是解題關(guān)鍵．題目難度中等．