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       ，該步驟是否對環境有影響？       (填“是”或“否”)，如有影響，請你設計一個綠色環保方案來實現步驟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

(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、濃縮結晶
(5)加熱　是　在密閉容器中加熱HgS
(6)3ClO^－＋2Fe(OH)₃＋4OH^－=2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O

(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，Fe^2＋與OH^－反應生成Fe(OH)₂，Fe(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)根據框圖轉化關系，不難發現Zn(OH)₂的性質類似于Al(OH)₃的，Na₂ZnO₂的性質類似于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，Fe₂(SO₄)₃再與過量的Fe粉反應得到FeSO₄。經過濾除去Fe粉，將濾液經過濃縮結晶可得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。