Question

5．2015年9月16日某市一家無(wú)證照工廠(chǎng)因廢水向外直排被查，檢測(cè)結(jié)果顯示，該長(zhǎng)所排污水中銅超標(biāo)300倍．
（1）在該廠(chǎng)所排污水中放置細(xì)鐵網(wǎng)可獲得金屬銅，其原理是Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu（用離子方程式表示）．
（2）銅超標(biāo)污水中還可能大量存在的陰離子是C、D．
A．CO₃^2-  B．OH^-  C．Cl^-  D．SO₄^2- 
（3）檢測(cè)部門(mén)對(duì)該廠(chǎng)所排廢水的檢測(cè)數(shù)據(jù)如下：

次數(shù)	測(cè)量項(xiàng)目	測(cè)量數(shù)據(jù)（mg/mL）
1	銅離子含量	4.224
2		4.225
3		4.223
4		2.005

①該廠(chǎng)所排污水中銅離子的濃度是0.066mol•L^-1；
②若要使該廠(chǎng)廢水排放達(dá)標(biāo)，應(yīng)控制的最小pH=9.2．（已知25℃時(shí)，Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）
（4）該廠(chǎng)廢水可以“變廢為寶”，其流程圖如下：

①高濃度的含銅廢水經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥可以得到純度較高的銅鹽晶體．
②用較高濃度含銅廢水點(diǎn)解制銅，其陰極的電極反應(yīng)式是Cu²⁺+2e^-=Cu；電解5L該廠(chǎng)排放的含銅廢水，理論上可以得到銅21.12g．

Answer 1

分析 （1）鐵比銅活潑，可置換出銅；
（2）污水中存在的陰離子與銅離子不反應(yīng)；
（3）①第4組數(shù)據(jù)不合理，應(yīng)舍棄，平均值為4.224mg/mL，結(jié)合n=$\frac{m}{M}$=cV計(jì)算；
②結(jié)合Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）計(jì)算；
（4）①由溶液得到晶體，可經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥等操作；
②陰極發(fā)生還原反應(yīng)，銅離子得電子生成銅；結(jié)合廢水中銅離子的含量計(jì)算．

解答 解：（1）鐵比銅活潑，可置換出銅，反應(yīng)的離子方程式為Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，故答案為：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；
（2）污水中存在的陰離子與銅離子不反應(yīng)，C、D符合，故答案為：C、D；
（3）①第4組數(shù)據(jù)不合理，應(yīng)舍棄，平均值為4.224mg/mL=4.224g/L，c=$\frac{\frac{4.224g}{64g/mol}}{L}$=0.066mool/L，故答案為：0.066mool/L；
②Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20=c（Cu²⁺）×c²（OH^-），則c（OH^-）=$\sqrt{\frac{2.2×1{0}^{-20}}{0.066}}$mol/L=5.8×10^-10mol/L，pH=9.2，故答案為：9.2；
（4）①由溶液得到晶體，可經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥等操作，故答案為：冷卻結(jié)晶；
②陰極發(fā)生還原反應(yīng)，銅離子得電子生成銅，電極方程式為Cu²⁺+2e^-=Cu，廢水中銅離子含量平均值為4.224mg/mL=4.224g/L，則電解5L該廠(chǎng)排放的含銅廢水，理論上可以得到銅4.224g/L×5L=21.12g，
故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；21.12g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及污水的處理、難溶電解質(zhì)的溶解平衡以及電解知識(shí)，側(cè)重于學(xué)生的分析、計(jì)算能力的考查，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)、電解原理等知識(shí)，難度中等．