Question

某工廠排出的污水中含有大量的Fe³⁺、Zn²⁺、Hg²⁺三種金屬離子．以下是某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)除去污水中的金屬離子，并回收綠礬、皓礬（ZnSO₄•7H₂O）和汞的方案．

NaOH溶液、硫化鈉溶液、硫化亞鐵、稀硫酸、鐵粉

如圖

（1）步驟Ⅱ所發(fā)生反應(yīng)的離子方程　　．

步驟Ⅲ中抽濾的目的是　，該步驟產(chǎn)生Fe（OH）₃的反應(yīng)的離子方程式為　　．

（3）步驟Ⅵ中得到硫酸鋅溶液的離子方程式為　．

（4）欲實(shí)現(xiàn)步驟Ⅴ，需加入的試劑有　　、　　，所涉及的主要操作依次為　　．

（5）步驟Ⅳ常用的方法是　　，該步驟是否對(duì)環(huán)境有影響？　　（填“是”或“否”），如有影響，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)綠色環(huán)保方案來(lái)實(shí)現(xiàn)步驟Ⅳ的反應(yīng)：　　．

（6）該研究小組的同學(xué)在強(qiáng)堿溶液中，用次氯酸鈉與Fe（OH）₃反應(yīng)獲得了高效凈水劑Na₂FeO₄，該反應(yīng)的離子方程式為　　．

Answer 1

考點(diǎn)： 物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用；常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)方法．

專(zhuān)題： 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題．

分析： （1）步驟Ⅱ中只有FeS、ZnS固體溶解在稀硫酸中生成FeSO₄、ZnSO₄；

抽濾時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓，能加快過(guò)濾；向FeSO₄和ZnSO₄的混合溶液中加入過(guò)量NaOH時(shí)，F(xiàn)e²⁺與OH^﹣反應(yīng)生成Fe（OH）₂，F(xiàn)e（OH）₂迅速被空氣中的O₂氧化為Fe（OH）₃；

（3）根據(jù)框圖轉(zhuǎn)化關(guān)系，不難發(fā)現(xiàn)Zn（OH）₂的性質(zhì)類(lèi)似于Al（OH）₃的，Na₂ZnO₂的性質(zhì)類(lèi)似于NaAlO₂的，所以向Na₂ZnO₂的溶液中加入過(guò)量H2SO₄生成ZnSO₄溶液；

（4）Fe（OH）₃首先與稀H2SO4反應(yīng)生成Fe₂（SO₄）₃，F(xiàn)e₂（SO₄）₃再與過(guò)量的Fe粉反應(yīng)得到FeSO₄；

（5）HgS在空氣中加熱可得Hg、SO₂，由于Hg蒸氣和SO₂都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，在密閉容器中加熱HgS可有效防止Hg蒸氣和SO₂釋放到大氣中；

（6）反應(yīng)物有ClO^﹣、Fe（OH）₃、OH^﹣，生成物有Cl^﹣、FeO₄^2﹣、H₂O，則有ClO^﹣+Fe（OH）₃+OH﹣﹣→FeO₄^2﹣+Cl﹣+H₂O，再將該離子方程式配平即可．

解答： 解：（1）步驟Ⅱ中只有FeS和ZnS固體，F(xiàn)eS固體溶解在稀硫酸中生成FeSO₄，反應(yīng)方程式為FeS+2H⁺═Fe²⁺+H₂S↑，ZnS固體溶解在稀硫酸中生成ZnSO₄，反應(yīng)方程式為ZnS+2H⁺═Zn²⁺+H₂S↑，

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

抽濾時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓，能加快過(guò)濾；向FeSO₄和ZnSO₄的混合溶液中加入過(guò)量NaOH時(shí)，F(xiàn)e²⁺與OH^﹣反應(yīng)生成Fe（OH）₂，F(xiàn)e（OH）₂迅速被空氣中的O₂氧化為Fe（OH）₃，其反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+8OH﹣+2H₂O═4Fe（OH）₃↓；

故答案為：加快過(guò)濾；4Fe²+O₂+8OH^﹣+2H₂O═4Fe（OH）₃↓；

（3）根據(jù)框圖轉(zhuǎn)化關(guān)系，不難發(fā)現(xiàn)Zn（OH）₂的性質(zhì)類(lèi)似于Al（OH）₃的，Na₂ZnO₂的性質(zhì)類(lèi)似于NaAlO₂的，所以向Na₂ZnO₂的溶液中加入過(guò)量H2SO₄生成ZnSO₄溶液，其反應(yīng)的離子方程式為ZnO₂^2﹣+4H⁺═Zn₂++2H₂O，

故答案為：ZnO₂^2﹣+4H⁺═Zn²⁺+2H₂O；

（4）Fe（OH）₃首先與稀H2SO4反應(yīng)生成Fe₂（SO₄）₃，F(xiàn)e₂（SO₄）₃再與過(guò)量的Fe粉反應(yīng)得到FeSO₄．經(jīng)過(guò)濾除去Fe粉，將濾液經(jīng)過(guò)濃縮結(jié)晶可得FeSO₄•7H₂O，

故答案為：稀硫酸；鐵粉（過(guò)量）；過(guò)濾、濃縮結(jié)晶；

（5）HgS在空氣中加熱可得Hg、SO₂，由于Hg蒸氣和SO₂都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，在密閉容器中加熱HgS可有效防止Hg蒸氣和SO₂釋放到大氣中，從而保護(hù)了環(huán)境，

故答案為：加熱；是；在密閉容器中加熱HgS；

（6）反應(yīng)物有ClO^﹣、Fe（OH）₃、OH^﹣，生成物有Cl^﹣、FeO₄^2﹣、H₂O，則有ClO^﹣+Fe（OH）₃+OH→FeO₄^2﹣+Cl﹣+H₂O，配平該離子方程式為3ClO^﹣+2Fe（OH）₃+4OH﹣═2FeO₄^2﹣+3Cl^﹣+5H₂O．

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

點(diǎn)評(píng)： 本題是一道關(guān)于元素和化合物知識(shí)綜合考查題，考查學(xué)生分析問(wèn)題能力和解決問(wèn)題的能力，綜合性強(qiáng)，難度大．