Question

15．經(jīng)檢測某工廠的酸性廢水中所含離子及其濃度如下表所示：

離子	Fe3+	Cu2+	SO42-	Na+	H+
濃度/（mol/L）	2×10-3	1×10-3	1×10-2	2×10-3

（1）c（H⁺）=0.01mol/L．
（2）為了減少污染并變廢為寶，工程師們設(shè)計了如下流程，回收銅和綠礬（FeSO₄•7H₂O）．

①工業(yè)廢水中加入鐵粉后，反應(yīng)的離子方程式為：Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑．
②試劑B是H₂SO₄．
③操作③是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，最后用少量冷水洗滌晶體，在低溫下干燥．
④通過檢驗溶液D中Fe³⁺來判斷廢水中Fe³⁺是否除盡，實驗方法是取少量D中溶液于試管中，滴加1滴KSCN溶液，不出現(xiàn)紅色，說明廢水中Fe³⁺除盡．
⑤獲得的FeSO₄•7H₂O需密閉保存，原因是FeSO₄有還原性，易被氧化（或FeSO₄•7H₂O失去結(jié)晶水）．
⑥上述1000L廢水經(jīng)處理，可獲得 FeSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量是12mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)溶液中電荷守恒可計算出氫離子的濃度；
（2）某工廠的工業(yè)廢水中含有大量的Fe³⁺、Cu²⁺、SO₄^2-和少量Na⁺，先加過量鐵（A），過濾，得到D溶液為FeSO₄，C為Cu和多余的鐵，再向C中加過量稀硫酸，過濾得到的Cu，E為FeSO₄，硫酸亞鐵經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以得到綠礬晶體，
①根據(jù)能和金屬鐵發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)來回答；
②試劑B是將金屬銅和金屬鐵分離開的物質(zhì)；
③操作③是從硫酸亞鐵溶液中獲得硫酸亞鐵晶體，據(jù)此答題；
④用KSCN溶液可以檢驗溶液中是否有鐵離子；
⑤亞鐵離子易被空氣中的氧氣氧化；
⑥根據(jù)鐵元素守恒可計算得硫酸亞鐵晶體的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）根據(jù)溶液中電荷守恒可知，3c（Fe³⁺）+2c（Cu²⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-），所以c（H⁺）=（2×1×10^-2-3×2×10^-3-2×1×10^-3-2×10^-3）mol/L=0.01mol/L
故答案為：0.01；
（2）某工廠的工業(yè)廢水中含有大量的Fe³⁺、Cu²⁺、SO₄^2-和少量Na⁺，先加過量鐵（A），過濾，得到D溶液為FeSO₄，C為Cu和多余的鐵，再向C中加過量稀硫酸，過濾得到的Cu，E為FeSO₄，硫酸亞鐵經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以得到綠礬晶體，
①酸性環(huán)境Fe³⁺、Cu²⁺、SO₄^2-和少量Na⁺中，能和金屬鐵發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺，發(fā)生的反應(yīng)有：Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑、2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，
故答案為：Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺； Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑；
 ②試劑B是將金屬銅和金屬鐵分離開的物質(zhì)，可以選擇稀硫酸，
故答案為：H₂SO₄；
③從FeSO₄溶液中提取溶質(zhì)晶體采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，最后用少量冷水洗滌晶體，在低溫下干燥，防止變質(zhì)，
故答案為：過濾；
④檢驗溶液D中Fe³⁺是否除盡的實驗方法是 取少量D中溶液于試管中，滴加1滴KSCN溶液，不出現(xiàn)紅色，說明廢水中Fe³⁺除盡，
故答案為：取少量D中溶液于試管中，滴加1滴KSCN溶液，不出現(xiàn)紅色，說明廢水中Fe³⁺除盡；
⑤FeSO₄有還原性，易被氧化（或FeSO₄•7H₂O失去結(jié)晶水），所以獲得的FeSO₄•7H₂O需密閉保存，
故答案為：FeSO₄有還原性，易被氧化（或FeSO₄•7H₂O失去結(jié)晶水）；
⑥上述1000L廢水中含有鐵離子的物質(zhì)的量為1000L×2×10^-3mol/L=2mol，560g鐵粉的物質(zhì)的量為10mol，根據(jù)鐵元素守恒可知，可獲得 FeSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量為2mol+10mol=12mol，
故答案為：12．

點評 本題考查了工藝流程圖的分析判斷，解答本題要充分理解各種物質(zhì)的性質(zhì)，從而得出正確的結(jié)論，應(yīng)熟悉混合物的分離方法，掌握過濾和蒸發(fā)結(jié)晶分離方法的使用條件及實驗操作，題目難度中等．