Question

经检测某工厂的酸性废水中所含离子及其浓度如下表所示：

离子	Fe^3+	Cu^2+	SO4^2-	Na^+	H^+
浓度/(mol/L)	2×10^-3	1×10^-3	1×10^-2	2×10^-3

（1）c(H⁺)=___________mol/L。

（2）为了减少污染并变废为宝，工程师们设计了如下流程，回收铜和绿矾（FeSO₄·7H₂O）。

① 工业废水中加入铁粉后，反应的离子方程式为：

Fe + Cu²⁺= Fe²⁺+ Cu、____________、____________。

② 试剂B是__________。

③ 操作③是蒸发浓缩、冷却结晶、___________，最后用少量冷水洗涤晶体，在低温下干燥。

④ 通过检验溶液D中Fe³⁺来判断废水中Fe³⁺是否除尽，实验方法是____________。

⑤ 获得的FeSO₄·7H₂O需密闭保存，原因是___________。

⑥ 上述1000 L废水经处理，可获得 FeSO₄·7H₂O的物质的量是________mol。

Answer

0.01 Fe +2Fe3+=3Fe2+ Fe +2H+=Fe2++H2↑ 硫酸 过滤 取少量D中溶液于试管中，滴加1滴KSCN溶液，不出现红色，说明废水中Fe3+除尽 FeSO4有还原性，易被氧化（或FeSO4·7H2O失去结晶水） 12

【解析】

（1）根据电荷守恒知，c(H+)+3 c(Fe3+)+2 c(Cu2+)+ c(Na+)= c(OH－)+2 c(SO42-)，废水呈强酸性，氢氧根浓度很小，计算时可忽略，代入题给数据计算得c(H+)=0.01 mol/L；

（2）① 工业废水中含有硫酸铜、硫酸铁和硫酸，加入铁粉后，反应的离子方程式为：Fe + Cu2+=Fe2++ Cu、Fe +2Fe3+=3Fe2+、Fe +2H+= Fe2++H2↑。② 过滤，固体C为铁和铜的混合物，加入过量硫酸，过滤，得铜和硫酸亚铁溶液，故试剂B是硫酸。③ 操作③是从溶液中获得晶体的操作，为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，最后用少量冷水洗涤晶体，在低温下干燥。④Fe3+的检验用KSCN溶液，故判断废水中Fe3+是否除尽，实验方法是取少量D中溶液于试管中，滴加1滴KSCN溶液，不出现红色，说明废水中Fe3+除尽。⑤ Fe2＋易被氧化，绿矾晶体易失去结晶水，故FeSO4·7H2O需密闭保存，原因是FeSO4有还原性，易被氧化（或FeSO4·7H2O失去结晶水）。⑥ 1000 L废水中n(Fe3+)=2mol，560g铁粉的物质的量为10mol，根据铁元素守恒知，经上述处理，可获得 FeSO4·7H2O的物质的量是12mol。