Question

某廠的酸性工業(yè)廢水中含有一定量的Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Cl^-．該廠利用如圖所示的工藝流程圖，利用常見的氣體氧化物、酸、堿和工業(yè)生產(chǎn)中的廢鐵屑，從廢水中生產(chǎn)出了氯化鐵、氧化鋁、NaCl晶體和金屬銅，產(chǎn)生了很好的社會經(jīng)濟(jì)效益．請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）圖中試劑1是

 

，試劑2是

 

．
（2）步驟1和步驟2所用到的玻璃儀器是

 

．
（3）步驟1反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（4）步驟3反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（5）從節(jié)約藥品和環(huán)保方面考慮，步驟5所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式應(yīng)為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：

分析：酸性工業(yè)廢水中含有一定量的Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Cl^-，由工藝流程圖示知，溶液A中不含有銅離子，故應(yīng)加入比銅活潑的金屬置換出銅離子，然后把鐵離子還原為液態(tài)離子，此金屬還能與酸反應(yīng)放出氣體，故試劑1為鐵屑；金屬銅以及多余的鐵屑進(jìn)入沉淀A，然后加入稀鹽酸，鐵粉溶解生成溶液B，剩余沉淀B為銅粉；
溶液A中剩余Na⁺、Al³⁺、Fe²⁺和Cl^-，加入過量的氫氧化鈉溶液可以使鋁離子形成偏鋁酸根留在溶液中，亞鐵離子沉淀出來，故試劑3為氫氧化鈉溶液，偏鋁酸鹽溶于中通入二氧化碳?xì)怏w，偏鋁酸根變成氫氧化鋁沉淀出來，即沉淀D，最后得NaCl，據(jù)此解答各小題即可．

解答： 解：酸性工業(yè)廢水中含有一定量的Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Cl^-，由工藝流程圖示知，溶液A中不含有銅離子，故應(yīng)加入比銅活潑的金屬置換出銅離子，然后把鐵離子還原為液態(tài)離子，此金屬還能與酸反應(yīng)放出氣體，故試劑1為鐵屑；金屬銅以及多余的鐵屑進(jìn)入沉淀A，然后加入稀鹽酸，鐵粉溶解生成溶液B，剩余沉淀B為銅粉；
溶液A中剩余Na⁺、Al³⁺、Fe²⁺和Cl^-，加入過量的氫氧化鈉溶液可以使鋁離子形成偏鋁酸根留在溶液中，亞鐵離子沉淀出來，故試劑3為氫氧化鈉溶液，偏鋁酸鹽溶于中通入二氧化碳?xì)怏w，偏鋁酸根變成氫氧化鋁沉淀出來，即沉淀D，最后得NaCl，
（1）依據(jù)分析可知，圖中試劑1是廢鐵屑，試劑2是稀鹽酸，故答案為：廢鐵屑；稀鹽酸；
（2）步驟1和步驟2均為分離固體和液體操作，即過濾，過濾中使用儀器：漏斗、玻璃棒、燒杯，故答案為：漏斗、玻璃棒、燒杯；
（3）步驟1中加入的是廢鐵屑，鐵比銅活潑能置換出銅離子，然后把鐵離子還原為亞鐵離子，F(xiàn)e還能與酸反應(yīng)放出氣體，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為：Fe+Cu²⁺═Cu+Fe²⁺，F(xiàn)e+2Fe³⁺═3Fe²⁺，F(xiàn)e+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，故答案為：Fe+Cu²⁺═Cu+Fe²⁺，F(xiàn)e+2Fe³⁺═3Fe²⁺，F(xiàn)e+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑；
（4）步驟3為雙氧水氧化亞鐵離子生成鐵離子，依據(jù)元素守恒以及電荷守恒得出，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（5）從節(jié)約藥品和環(huán)保方面考慮，步驟5是沉淀偏鋁酸根，由于氫氧化鋁是兩性氫氧化物，故利用弱酸（碳酸）將其置換即可，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式應(yīng)為：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案為：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

點評：本題主要考查的是從酸液廢水中提取金屬以及其化合物的流程，涉及：金屬活動性順序、離子反應(yīng)方程式書寫、氫氧化鋁的兩性等，綜合性較強(qiáng)，有一定難度．