Question

某工厂排出的污水中含有大量的Fe^2＋、Zn^2＋、Hg^2＋三种金属离子。以下是某化学研究性学习小组的同学设计除去污水中的金属离子，并回收绿矾、皓矾(ZnSO₄·7H₂O)和汞的方案。

【药品】　NaOH溶液、硫化钠溶液、硫化亚铁、稀硫酸、铁粉

【实验方案】

【问题探究】

(1)步骤Ⅱ所发生反应的离子方程式为_________________________________。

(2)步骤Ⅲ中抽滤的目的是____________，该步骤产生Fe(OH)₃的反应的离子方程式为______________________________________________________。

(3)步骤Ⅵ中得到硫酸锌溶液的离子方程式为___________________________ _____________________________________________________________。

(4)欲实现步骤Ⅴ，需加入的试剂有________、________，所涉及的主要操作依次为__________________________________________________________。

(5)步骤Ⅳ常用的方法是________，该步骤是否对环境有影响？________(填“是”或“否”)，如有影响，请你设计一个绿色环保方案来实现步骤Ⅳ的反应：_____________________________________________________________。

(6)该研究小组的同学在强碱溶液中，用次氯酸钠与Fe(OH)₃反应获得了高效净水剂Na₂FeO₄，该反应的离子方程式为______________________________。

Answer 1

解析　(1)步骤Ⅱ中只有FeS、ZnS固体溶解在稀硫酸中生成FeSO₄、ZnSO₄，反应的离子方程式为FeS＋2H^＋===Fe^2＋＋H₂S↑、ZnS＋2H^＋===Zn^2＋＋H₂S↑。

(2)抽滤时产生负压，能加快过滤。向FeSO₄和ZnSO₄的混合溶液中加入过量NaOH溶液时，Fe^2＋与OH^－反应生成Fe(OH)₂，Fe(OH)₂迅速被空气中的O₂氧化为Fe(OH)₃，其反应的离子方程式为4Fe^2＋＋O₂＋8OH^－＋2H₂O===4Fe(OH)₃↓。

(3)根据框图转化关系，不难发现Zn(OH)₂的性质类似于Al(OH)₃的，Na₂ZnO₂的性质类似于NaAlO₂的，所以向Na₂ZnO₂的溶液中加入过量H₂SO₄生成ZnSO₄溶液，其反应的离子方程式为ZnO₂^2－＋4H^＋===Zn^2＋＋2H₂O。

(4)Fe(OH)₃首先与稀H₂SO₄反应生成Fe₂(SO₄)₃，Fe₂(SO₄)₃再与过量的Fe粉反应得到FeSO₄。经过滤除去Fe粉，将滤液经过浓缩结晶可得FeSO₄·7H₂O。

(5)HgS在空气中加热可得Hg、SO₂，由于Hg蒸气和SO₂都会对环境造成污染，在密闭容器中加热HgS可有效防止Hg蒸气和SO₂释放到大气中，从而保护了环境。

(6)反应物有ClO^－、Fe(OH)₃、OH^－，生成物有Cl^－、FeO₄^2－、H₂O，则有

ClO^－＋Fe(OH)₃＋OH^－―→FeO₄^2－＋Cl^－＋H₂O，再将该离子方程式配平即可。

答案　(1)FeS＋2H^＋===Fe^2＋＋H₂S↑、ZnS＋2H^＋===Zn^2＋＋H₂S↑　(2)加快过滤　4Fe^2＋＋O₂＋8OH^－＋2H₂O===4Fe(OH)₃↓(分步书写也可)　(3)ZnO₂^2－＋4H^＋===Zn^2＋＋2H₂O　(4)稀硫酸　铁粉(过量)　过滤、浓缩结晶　(5)加热　是　在密闭容器中加热HgS　(6)3ClO^－＋2Fe(OH)₃＋4OH^－===2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O