Question

16．保護環(huán)境就是保護人類自己．二十世紀五十年代，日本水俁市曾把大量含汞元素的工業(yè)廢水直接排入河中流入海里，大批市民因食用含汞元素的魚而患怪病不治身亡．現(xiàn)在回收舊電池的主要原因之一是防止貢擴散．
某同學(xué)在社會實踐中發(fā)現(xiàn)某工廠的工業(yè)廢水中含銅離子（Cu²⁺）和汞離子（Hg²⁺）．查閱資料得到以下信息：汞的相對原子質(zhì)量為200.6，熔點為-38.9℃，沸點為356.6℃．汞單質(zhì)有毒，在常溫和加熱的條件下，汞單質(zhì)都不與空氣反應(yīng)．據(jù)此，他為工廠設(shè)計了一個方案，回收和分離出廢水中全部的金屬汞和銅．
（1）加入過量的反應(yīng)物，將Cu²⁺和Hg²⁺直接轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)方程式為（任選一種，只寫一個）：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu（或Hg（NO₃）₂+Fe=Fe（NO₃）₂+Hg）．
（2）通過如圖所示裝置，把從工廠金屬回收池取回的少量金屬混合物中的汞單質(zhì)分離出來．

（3）若要用甲裝置把汞全部分離出去，還需要用到的玻璃儀器是酒精燈．
（4）在把汞分離出去后，向甲中的固體殘渣加入足量（填一種試劑名稱）稀硫酸，再通過（填一種儀器名稱）漏斗進行（填一種操作名稱）過濾，就可回收到全部的銅．
（5）根據(jù)（4）的要求（全部），在操作（3）進行汞的分離時，從直玻璃導(dǎo)管向試管中加入（或通入）的物質(zhì)是C．
A．鹽酸   B．硫酸  C．氫氣  D．空氣
進行該操作的目的是：①為了將裝置內(nèi)的汞蒸氣排出來，②防止在加熱的條件下銅和鐵被氧化；甲裝置在安裝時的注意事項是：①裝置的氣密性要良好，②導(dǎo)管要伸入試管的底部．
（6）收集金屬汞應(yīng)選用的裝置及原因是丁，汞蒸氣有毒，防止擴散到空氣中．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)金屬的活動性來分析；
（2）根據(jù)汞的沸點較低，可用加熱的方法加以分離；
（3）剩余的混合物為銅與鐵的混合物，根據(jù)金屬的性質(zhì)結(jié)合分離混合物的方法加以分析解答；
（4）根據(jù)金屬的活動性來分析；
（5）根據(jù)分離汞蒸氣來分析；從該裝置需要加熱以及分離汞蒸氣來分析；
（6）根據(jù)汞蒸氣有毒來分析．

解答 解：（1）在金屬活動順序中，排在前面的金屬可以把排在后面的金屬從其鹽溶液中置換出來，加入過量的鐵，將Cu²⁺和Hg²⁺直接轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì)；故填：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu（或Hg（NO₃）₂+Fe=Fe（NO₃）₂+Hg）；
（2）在加熱的條件下，金屬混合物中的汞轉(zhuǎn)化為蒸汽而被分離出去，故填：酒精燈；
（3）剩余的金屬混合物時鐵和銅，根據(jù)金屬的活動性可知，銅不與稀硫酸反應(yīng)，鐵反應(yīng)，故可向甲中的固體殘渣加入足量稀鹽酸，充分反應(yīng)后過濾，銅就留到了濾紙上，故填：稀硫酸；漏斗；過濾；
（4）分離出汞后的金屬殘渣為鐵和銅的混合物，鐵屬于活潑金屬，銅屬于不活潑金屬，可加入稀硫酸加以分離，鐵與稀硫酸反應(yīng)，銅與稀硫酸不反應(yīng)，然后用過濾的方法加以分離；故填：稀硫酸；漏斗；過濾；
（5）在加熱時，為了讓汞蒸氣排出來，需要通入氫氣，且防止在加熱的條件下銅和鐵被氧化；因為在加熱的條件下氧氣能與鐵和銅反應(yīng)，故不能通入氧氣，當然在揮發(fā)出汞蒸氣的同時，也不能加入酸；因為該裝置排出汞蒸氣，所以裝置的氣密性要良好，因為汞蒸氣的密度比空氣大，所以導(dǎo)管要伸入試管的底部；故填：C；為了將裝置內(nèi)的汞蒸氣排出來；防止在加熱的條件下銅和鐵被氧化；裝置的氣密性要良好；導(dǎo)管要伸入試管的底部；
（6）汞蒸氣有毒，不能擴散到空氣中，所以選擇裝置�。�故填：丁，汞蒸氣有毒，防止擴散到空氣中．

點評 本題考查了分離金屬離子、提純金屬單質(zhì)的方法，難度較大．