Question

3．某化學實驗室產生的廢液中含有Fe³⁺、Cu²⁺和Cl^-，化學小組設計了如圖所示的方案對廢液進行處理，以回收金屬，保護環境．

（1）廢液經操作①得到的沉淀A中含有的金屬單質是銅、鐵；
（2）寫出操作①的反應離子方程式Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺
（3）在溶液A中加入氫氧化鈉的現象為有紅褐色沉淀生成發生的化學方程式為FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl．

Answer 1

分析 Fe³⁺、Cu²⁺和過量的鐵反應生成Fe²⁺和單質Cu，通過過濾得到固體A和溶液A，由于鐵過量，沉淀A為Fe和Cu的混合物，溶液A含亞Fe²⁺；Fe²⁺具有還原性，易被氧化劑氧化，故加入H₂O₂能把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，故溶液B中含Fe³⁺；Fe³⁺和氨水反應生成Fe（OH）₃沉淀，故沉淀C為Fe（OH）₃沉淀，廢水通過處理不含Fe³⁺、Cu²⁺，可以排放．
（1）操作①加入的過量的鐵屑，由于鐵的化學性質比銅活潑，因此可以把金屬銅從鹽溶液中置換出來，同時Fe³⁺能氧化單質鐵生成Fe²⁺，因此在第①得到的濾渣中都含有金屬銅過量的鐵；
（2）操作①中鐵分別與鐵離子、銅離子發生氧化還原反應，據此寫出反應的離子方程式；
（3）根據濾液中Fe²⁺能被過氧化氫生成Fe³⁺，加入雙氧水后的溶液中含有的金屬陽離子為Fe³⁺，加入強堿溶液后生成紅褐色氫氧化鐵沉淀，寫出方程式．

解答 解：（1）廢液中含有Fe³⁺、Cu²⁺兩種金屬離子，加入過量的鐵粉后，銅離子被還原成金屬銅，所以在第①得到的沉淀中含有金屬銅和過量的鐵，
故答案為：銅、鐵；
（2）操作①中，鐵與銅離子、鐵離子發生反應，反應的離子方程式為：
Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
故答案為：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（3）濾液中含有亞鐵離子，加入雙氧水后溶液中亞鐵離子氧化成鐵離子，鐵離子與氫氧根離子反應生成紅褐色氫氧化鐵沉淀，反應的離子方程式為FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，
故答案為：有紅褐色沉淀生成、FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl．

點評 本題考查了金屬的回收與環境保護，題目難度中等，注意掌握金屬回收方法、常見的離子之間的反應，明確離子方程式的書寫方法，試題培養了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．