Question

某工廠排出的污水中含有大量的Fe^2＋、Zn^2＋、Hg^2＋三種金屬離子。以下是某化學研究性學習小組的同學設計除去污水中的金屬離子，并回收綠礬、皓礬(ZnSO₄·7H₂O)和汞的方案。

【藥品】　NaOH溶液、硫化鈉溶液、硫化亞鐵、稀硫酸、鐵粉

【實驗方案】

【問題探究】

(1)步驟Ⅱ所發(fā)生反應的離子方程式為_________________________________。

(2)步驟Ⅲ中抽濾的目的是____________，該步驟產(chǎn)生Fe(OH)₃的反應的離子方程式為______________________________________________________。

(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________，該步驟是否對環(huán)境有影響？________(填“是”或“否”)，如有影響，請你設計一個綠色環(huán)保方案來實現(xiàn)步驟Ⅳ的反應：_____________________________________________________________。

(6)該研究小組的同學在強堿溶液中，用次氯酸鈉與Fe(OH)₃反應獲得了高效凈水劑Na₂FeO₄，該反應的離子方程式為______________________________。

Answer 1

解析　(1)步驟Ⅱ中只有FeS、ZnS固體溶解在稀硫酸中生成FeSO₄、ZnSO₄，反應的離子方程式為FeS＋2H^＋===Fe^2＋＋H₂S↑、ZnS＋2H^＋===Zn^2＋＋H₂S↑。

(2)抽濾時產(chǎn)生負壓，能加快過濾。向FeSO₄和ZnSO₄的混合溶液中加入過量NaOH溶液時，F(xiàn)e^2＋與OH^－反應生成Fe(OH)₂，F(xiàn)e(OH)₂迅速被空氣中的O₂氧化為Fe(OH)₃，其反應的離子方程式為4Fe^2＋＋O₂＋8OH^－＋2H₂O===4Fe(OH)₃↓。

(3)根據(jù)框圖轉(zhuǎn)化關系，不難發(fā)現(xiàn)Zn(OH)₂的性質(zhì)類似于Al(OH)₃的，Na₂ZnO₂的性質(zhì)類似于NaAlO₂的，所以向Na₂ZnO₂的溶液中加入過量H₂SO₄生成ZnSO₄溶液，其反應的離子方程式為ZnO₂^2－＋4H^＋===Zn^2＋＋2H₂O。

(4)Fe(OH)₃首先與稀H₂SO₄反應生成Fe₂(SO₄)₃，F(xiàn)e₂(SO₄)₃再與過量的Fe粉反應得到FeSO₄。經(jīng)過濾除去Fe粉，將濾液經(jīng)過濃縮結(jié)晶可得FeSO₄·7H₂O。

(5)HgS在空氣中加熱可得Hg、SO₂，由于Hg蒸氣和SO₂都會對環(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，從而保護了環(huán)境。

(6)反應物有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。

答案　(1)FeS＋2H^＋===Fe^2＋＋H₂S↑、ZnS＋2H^＋===Zn^2＋＋H₂S↑　(2)加快過濾　4Fe^2＋＋O₂＋8OH^－＋2H₂O===4Fe(OH)₃↓(分步書寫也可)　(3)ZnO₂^2－＋4H^＋===Zn^2＋＋2H₂O　(4)稀硫酸　鐵粉(過量)　過濾、濃縮結(jié)晶　(5)加熱　是　在密閉容器中加熱HgS　(6)3ClO^－＋2Fe(OH)₃＋4OH^－===2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O