Question

（2013?潮陽(yáng)區(qū)模擬）某研究性學(xué)習(xí)小組從含有Hg（NO₃）₂和Cu（NO₃）₂的實(shí)驗(yàn)室廢液中回收金屬汞和銅，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如圖所示：

（1）在過(guò)濾操作過(guò)程中用到的儀器有：帶鐵圈的鐵架臺(tái)、玻璃棒、漏斗和

燒杯

，其中玻璃棒的作用是

引流

；
（2）濾渣A是

Fe、Cu、Hg

（填化學(xué)式）；
（3）濾液C和濾液D中的溶質(zhì)分別是

FeSO₄

和

Fe（NO₃）₂

（填化學(xué)式）；
（4）若給黑色固體通入試劑a為單質(zhì)，則反應(yīng)的化學(xué)方程式

CuO+H₂

△   .

Cu+H₂O

；
（5）為防止有毒的汞蒸氣擴(kuò)散污染環(huán)境，冷凝回收汞的操作應(yīng)

③④

（填序號(hào)）．
①通入干冷的燒杯；②用導(dǎo)管通入帶有膠塞的錐形瓶；③用導(dǎo)管通入裝有水的大試管；④通入密閉并有冷凝功能的裝置．

Answer 1

分析：從題目給出的轉(zhuǎn)化和回收中去思考對(duì)應(yīng)的原理以及方法，進(jìn)而對(duì)方法和原理進(jìn)行分析研究，這樣就能夠很流暢解決過(guò)程里面的操作和反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)與對(duì)應(yīng)．

解答：解：實(shí)驗(yàn)的目的是Hg（NO₃）₂和Cu（NO₃）₂的實(shí)驗(yàn)室廢液中回收金屬汞和銅．因此第一步是將對(duì)應(yīng)的化合態(tài)的金屬轉(zhuǎn)化為固體金屬，由于銅汞的活動(dòng)性都比較差，所以可以選用活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬進(jìn)行置換，可以選擇價(jià)格低廉來(lái)源較廣的金屬，一般可以選用鐵粉．要想讓銅汞完全轉(zhuǎn)化為單質(zhì)，則加入的鐵應(yīng)該適當(dāng)過(guò)量．之后過(guò)濾，這樣生成的銅汞的單質(zhì)和剩余的鐵粉進(jìn)入了濾渣A（所以濾渣A的成分為Cu、Hg、Fe），此時(shí)濾液D中是實(shí)現(xiàn)銅汞單質(zhì)生成過(guò)程中，鐵和硝酸鹽反應(yīng)對(duì)應(yīng)的硝酸鹽即硝酸亞鐵Fe（NO₃）₂．濾渣A加入適量硫酸，由于濾渣A中含有的物質(zhì)只有鐵能夠與硫酸反應(yīng)，所以經(jīng)過(guò)濾后得到的濾渣B含有不能反應(yīng)的銅汞單質(zhì)，而濾液C中含有的是鐵與硫酸反應(yīng)生成的硫酸亞鐵．而對(duì)濾渣B加熱，由于汞受熱極易轉(zhuǎn)為汞蒸汽，所以可以實(shí)現(xiàn)銅汞的分離（這個(gè)題目命制中好像不是很?chē)?yán)謹(jǐn)，如果在密閉環(huán)境中實(shí)驗(yàn)，怎么會(huì)生成氧化銅，所以此處還是按照給定方案進(jìn)行分析，實(shí)際生成操作中應(yīng)該不會(huì)生成氧化銅）．而要想得到汞，需要冷凝，所以涉及的儀器和裝置第一要密閉，第二要進(jìn)行冷凝，所以給的方案中③④是可行的．而銅單質(zhì)在加熱過(guò)程中由于會(huì)和氧氣發(fā)生反應(yīng)從而被氧化為氧化銅而顯黑色，所以可以通過(guò)還原劑來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為單質(zhì)，給的流程是通入試劑a，說(shuō)明試劑a為氣體，而題目中說(shuō)是單質(zhì)，所以應(yīng)該是氣態(tài)的單質(zhì)的還原性的，則為氫氣．
（1）在過(guò)濾操作過(guò)程中用到的儀器有：帶鐵圈的鐵架臺(tái)、玻璃棒、漏斗和 燒杯，其中玻璃棒的作用是 引流；
（2）濾渣A是 Fe、Cu、Hg（填化學(xué)式）；
（3）濾液C和濾液D中的溶質(zhì)分別是 FeSO₄和 Fe（NO₃）₂（填化學(xué)式）；
（4）若給黑色固體通入試劑a為單質(zhì)，則反應(yīng)的化學(xué)方程式 CuO+H₂

△   .

Cu+H₂O；
（5）為防止有毒的汞蒸氣擴(kuò)散污染環(huán)境，冷凝回收汞需要在密閉且能冷凝的環(huán)境和裝置內(nèi)進(jìn)行，即操作應(yīng) ③④
故答案為：（1）燒杯； 引流； （2）Fe、Cu、Hg；（3）FeSO₄；Fe（NO₃）₂； （4）CuO+H₂

△   .

Cu+H₂O；（5）③④．

點(diǎn)評(píng)：從給定的轉(zhuǎn)化中去思考對(duì)應(yīng)的原理，進(jìn)而分析過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性，這是方案評(píng)價(jià)性題目的一般解題思路．（這道題是否前面認(rèn)為單質(zhì)汞是固態(tài)，否則汞應(yīng)該出現(xiàn)濾液D中，請(qǐng)做題時(shí)注意一下）