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)FeS＋2H＋=Fe2＋＋H2S↑、ZnS＋2H＋=Zn2＋＋H2S↑

(2)加快过滤 4Fe2＋＋O2＋8OH－＋2H2O=4Fe(OH)3↓(分步书写也可)

(3)ZnO22－＋4H＋=Zn2＋＋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－=2FeO42－＋3Cl－＋5H2O

【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＋=Fe2＋＋H2S↑、ZnS＋2H＋=Zn2＋＋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，Fe2＋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4Fe2＋＋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ZnO22－＋4H＋=Zn2＋＋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－、FeO42－、H2O，则有ClO－＋Fe(OH)3＋OH－―→FeO42－＋Cl－＋H2O，再将该离子方程式配平即可。