Question

某工廠的酸性廢水中含有大量的Fe³⁺、Cu²⁺、SO₄^2-和少量Na⁺．為了減少污染并變廢為寶，工程師們設計了如下流程，回收銅和綠礬．
（1）工業(yè)廢水中加入試劑A后，反應的離子方程式為Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑、

 

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（2）試劑B是

 

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（3）操作③是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、

 

，最后用少量冷水洗滌晶體，在低溫下干燥．
（4）可用綠礬消除工業(yè)廢水中+6價鉻（Cr₂O₇^2-）的污染，使之轉化為Cr³⁺，若處理1t廢水（含Cr₂O₇^2- 10^-3mol/kg），則需加入綠礬的質量至少為

 

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Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：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，硫酸亞鐵經過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶可以得到綠礬晶體，
（1）根據(jù)能和金屬鐵發(fā)生反應的物質來回答；
（2）試劑B是將金屬銅和金屬鐵分離開的物質；
（3）從FeSO₄溶液中提取溶質晶體采用蒸發(fā)結晶；
（4）亞鐵離子變質會生成鐵離子，（Cr₂O₇^2-）轉化為Cr³⁺，根據(jù)電子守恒得到二者之間的關系式，進行計算即可．

解答： 解：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，硫酸亞鐵經過蒸發(fā)濃縮、冷卻結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)生反應的物質是Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺，發(fā)生的反應有：Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑、2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺；
（2）試劑B是將金屬銅和金屬鐵分離開的物質，可以選擇稀硫酸，故答案為：H₂SO₄（硫酸）；
（3）從FeSO₄溶液中提取溶質晶體采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾，最后用少量冷水洗滌晶體，在低溫下干燥，防止變質，故答案為：過濾；
（4）亞鐵離子變質會生成鐵離子，（Cr₂O₇^2-）轉化為Cr³⁺，根據(jù)電子守恒得到二者之間的關系式：Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺，
               Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺
                  1      6
   1000kg×10^-3mol/kg     6mol
處理1t廢水（含Cr₂O₇^2- 10^-3mol/kg），則需加入綠礬的質量是6mol×278g/mol=1668g．故答案為：1668g．

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的性質，從而得出正確的結論，應熟悉混合物的分離方法，掌握過濾和蒸發(fā)結晶分離方法的使用條件及實驗操作，題目難度中等．