Question

某工廠的廢水中含有FeSO₄、H₂SO₄、Ag₂SO₄、Al₂（SO₄）₃及一些污泥．某研究性學(xué)習(xí)課題組測定了廢水中各物質(zhì)的含量并查找了溶解度數(shù)據(jù)，現(xiàn)列表如下：
表一廢水中各物質(zhì)的含量

物質(zhì)	FeSO4	H2SO4	Ag2SO4	Al2（SO4）2	污泥
質(zhì)量分?jǐn)?shù)/（%）	15.0	7.0	0.40	0.34	5.0

表二  FeSO₄和Al₂（SO₄）₃在水中的溶解度

溫度/℃	0	10	20	30	40	50
FeSO4溶液度（g）	15.6	20.5	26.5	32.9	40.2	48.6
Al2（SO4）3溶解度（g）	31.2	33.5	36.4	40.4	45.7	52.2

該課題組根據(jù)表中數(shù)據(jù)，設(shè)計了污水處理方案，擬利用該廠的廢鐵屑（有少量銹斑）、燒堿溶液和硫酸處理此污水，回收FeSO₄?7H₂O和Ag．
（1）請?zhí)顚懴铝锌瞻�，完成得到Ag的實驗方案：
①將帶有銹斑的廢鐵屑先后用熱的燒堿溶液和熱水進行洗滌，目的是

去除油污

．
②將工廠廢水過濾，用少量水洗滌濾渣，洗滌液并入濾液后保留待用；
③

在②的濾液中加入稍過量的洗滌過的廢鐵屑，充分反應(yīng)后過濾

，目的是使Ag⁺全部還原為金屬Ag；
④

將③的濾渣溶入足量的稀硫酸，過濾，濾液保留待用

，目的是分離出Ag；
（2）請寫出后續(xù)的步驟，除去Al³⁺，得到主要成分為FeSO₄?7H₂O晶體．
⑤將第

③

步與第④步所得濾液混合后，加入少量硫酸至混合液的pH為3-4后，

將溶液加熱（溫度不超過80℃）蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶

，濾出FeSO₄?7H₂O晶體
（3）寫出步驟③中所有化學(xué)反應(yīng)的離子方程式

Fe+2Ag⁺=Fe²⁺+2Ag；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；

．
（4）在步驟⑤中，加入少量硫酸調(diào)節(jié)pH的目的是

抑制Fe²⁺的水解

．

Answer 1

分析：（1）①帶有銹斑的廢鐵屑先后用熱的燒堿溶液和熱水進行洗滌洗去表面的油污；
②廢水中含有FeSO₄、H₂SO₄、Ag₂SO₄、Al₂（SO₄）₃及一些污泥，工廠廢水過濾，用少量水洗滌濾渣，得到濾液為FeSO₄、H₂SO₄、Ag₂SO₄、Al₂（SO₄）₃；
③目的是提取硫酸亞鐵，在②的濾液中加入稍過量的洗滌過的廢鐵屑，廢鐵屑表面為氧化鐵與酸反應(yīng)，充分反應(yīng)后過濾，目的是使硫酸全部反應(yīng)，使Ag⁺全部還原為金屬Ag；得到濾液是硫酸亞鐵和硫酸鋁溶液；
④將③的濾渣溶入足量的稀硫酸，溶解過量的廢鐵屑，過濾，濾液主要是硫酸亞鐵保留待用，目的是分離出Ag；
（2）后續(xù)的步驟，除去Al³⁺，得到主要成分為FeSO₄?7H₂O晶體，③與第④步所得濾液混合后，加入少量硫酸至混合液的pH為3-4后，將溶液加熱（溫度不超過80℃）蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，得到FeSO₄?7H₂O晶體；
（3）步驟③中所有化學(xué)反應(yīng)為鐵置換銀，鐵和硫酸反應(yīng)，氧化鐵和硫酸反應(yīng)，鐵和硫酸鐵反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：Fe+2Ag⁺=Fe²⁺+2Ag；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；故答案為：Fe+2Ag⁺=Fe²⁺+2Ag；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
（4）步驟⑤中，加入少量硫酸調(diào)節(jié)pH的目的是抑制Fe²⁺離子水解；

解答：解：（1）①帶有銹斑的廢鐵屑先后用熱的燒堿溶液和熱水進行洗滌洗去表面的油污；
②廢水中含有FeSO₄、H₂SO₄、Ag₂SO₄、Al₂（SO₄）₃及一些污泥，工廠廢水過濾，用少量水洗滌濾渣，得到濾液為FeSO₄、H₂SO₄、Ag₂SO₄、Al₂（SO₄）₃
③目的是提取硫酸亞鐵，在②的濾液中加入稍過量的洗滌過的廢鐵屑，廢鐵屑表面為氧化鐵與酸反應(yīng)，充分反應(yīng)后過濾，目的是使硫酸全部反應(yīng)，使Ag⁺全部還原為金屬Ag；得到濾液是硫酸亞鐵和硫酸鋁溶液；
④將③的濾渣溶入足量的稀硫酸，溶解過量的廢鐵屑，過濾，濾液主要是硫酸亞鐵保留待用，目的是分離出Ag；
故答案為：①去除油污；③在②的濾液中加入稍過量的洗滌過的廢鐵屑，充分反應(yīng)后過濾；④將③的濾渣溶入足量的稀硫酸，過濾，濾液保留待用；
（2）后續(xù)的步驟，除去Al³⁺，得到主要成分為FeSO₄?7H₂O晶體，③與第④步所得濾液混合后，加入少量硫酸至混合液的pH為3-4后，將溶液加熱（溫度不超過80℃）蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，得到FeSO₄?7H₂O晶體；
故答案為：③將溶液加熱（溫度不超過80℃）蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶；
（3）步驟③中所有化學(xué)反應(yīng)為鐵置換銀，鐵和硫酸反應(yīng)，氧化鐵和硫酸反應(yīng)，鐵和硫酸鐵反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：
Fe+2Ag⁺=Fe²⁺+2Ag；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
故答案為：Fe+2Ag⁺=Fe²⁺+2Ag；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
（4）步驟⑤中，加入少量硫酸調(diào)節(jié)pH的目的是抑制Fe²⁺離子水解；
故答案為：抑制Fe²⁺的水解；

點評：本題考查了物質(zhì)提純的實驗方案設(shè)計，物質(zhì)分離的實驗方法，晶體析出的方法應(yīng)用，離子性質(zhì)是解題關(guān)鍵．題目難度中等．