Question

3．礦山廢水中含有大量的H₂SO₄和CuSO₄，直接排放會影響水體酸堿性，并造成重金屬污染．通過處理可以回收金屬銅，并使廢水pH和重金屬含量達到排放標準．

已知：步驟無藍色沉淀生成．
（1）步驟Ⅱ和步驟Ⅲ都需進行的操作是過濾．
（2）步驟Ⅱ得到金屬銅的反應的化學方程式為Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄．
（3）加入Ca（OH）₂可以降低鐵屑的消耗量，原因是Ca（OH）₂會與廢水中的硫酸發生反應，Ca（OH）₂+H₂SO₄=CaSO₄+2H₂O；消耗了廢水中的硫酸，減少了鐵屑與硫酸的反應，化學方程式為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．（請用文字并結合化學方程式解釋）．
（4）步驟Ⅲ需加入Na₂S才能使廢水達到排放標準，由此推測廢水③不達標的主要原因是其中含有CuSO₄（或Cu²⁺）．

Answer 1

分析 （1）過濾可以將固體和液體分開；
（2）由于金屬活動性鐵＞銅，廢水中加入鐵，將銅置換出來；
（3）加入Ca（OH）₂優先與硫酸反應，降低鐵屑的消耗量；
（4）根據步驟Ⅲ加入Na₂S后產生CuS分析．

解答 解：（1）步驟Ⅱ和步驟Ⅲ都將固體和液體分離，所以操作為過濾；故填：過濾；
（2）鐵與硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅，化學方程式為：Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄；故填：Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄；
（3）加入Ca（OH）₂優先與硫酸反應，消耗了廢水中的硫酸，減少了鐵屑與硫酸的反應，降低鐵屑的消耗量；氫氧化鈣與硫酸反應生成硫酸鈣和水，化學方程式為：Ca（OH）₂+H₂SO₄=CaSO₄+2H₂O，鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣；化學方程式為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
故填：Ca（OH）₂會與廢水中的硫酸發生反應，Ca（OH）₂+H₂SO₄=CaSO₄+2H₂O；消耗了廢水中的硫酸，減少了鐵屑與硫酸的反應，化學方程式為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（4）由于步驟Ⅲ加入Na₂S后產生CuS，說明原廢水③中含有CuSO₄（或Cu²⁺），故填：CuSO₄（或Cu²⁺）．

點評 對于流程圖的題目關健是看明白流程圖中各物質的轉化關系，注意過量物質的去向，如何除去過量物質．