Question

（2013?潮陽區模擬）某研究性學習小組從含有Hg（NO₃）₂和Cu（NO₃）₂的實驗室廢液中回收金屬汞和銅，設計的實驗方案如圖所示：

（1）在過濾操作過程中用到的儀器有：帶鐵圈的鐵架臺、玻璃棒、漏斗和

燒杯

，其中玻璃棒的作用是

引流

；
（2）濾渣A是

Fe、Cu、Hg

（填化學式）；
（3）濾液C和濾液D中的溶質分別是

FeSO₄

和

Fe（NO₃）₂

（填化學式）；
（4）若給黑色固體通入試劑a為單質，則反應的化學方程式

CuO+H₂

△   .

Cu+H₂O

；
（5）為防止有毒的汞蒸氣擴散污染環境，冷凝回收汞的操作應

③④

（填序號）．
①通入干冷的燒杯；②用導管通入帶有膠塞的錐形瓶；③用導管通入裝有水的大試管；④通入密閉并有冷凝功能的裝置．

Answer 1

分析：從題目給出的轉化和回收中去思考對應的原理以及方法，進而對方法和原理進行分析研究，這樣就能夠很流暢解決過程里面的操作和反應的書寫與對應．

解答：解：實驗的目的是Hg（NO₃）₂和Cu（NO₃）₂的實驗室廢液中回收金屬汞和銅．因此第一步是將對應的化合態的金屬轉化為固體金屬，由于銅汞的活動性都比較差，所以可以選用活動性較強的金屬進行置換，可以選擇價格低廉來源較廣的金屬，一般可以選用鐵粉．要想讓銅汞完全轉化為單質，則加入的鐵應該適當過量．之后過濾，這樣生成的銅汞的單質和剩余的鐵粉進入了濾渣A（所以濾渣A的成分為Cu、Hg、Fe），此時濾液D中是實現銅汞單質生成過程中，鐵和硝酸鹽反應對應的硝酸鹽即硝酸亞鐵Fe（NO₃）₂．濾渣A加入適量硫酸，由于濾渣A中含有的物質只有鐵能夠與硫酸反應，所以經過濾后得到的濾渣B含有不能反應的銅汞單質，而濾液C中含有的是鐵與硫酸反應生成的硫酸亞鐵．而對濾渣B加熱，由于汞受熱極易轉為汞蒸汽，所以可以實現銅汞的分離（這個題目命制中好像不是很嚴謹，如果在密閉環境中實驗，怎么會生成氧化銅，所以此處還是按照給定方案進行分析，實際生成操作中應該不會生成氧化銅）．而要想得到汞，需要冷凝，所以涉及的儀器和裝置第一要密閉，第二要進行冷凝，所以給的方案中③④是可行的．而銅單質在加熱過程中由于會和氧氣發生反應從而被氧化為氧化銅而顯黑色，所以可以通過還原劑來實現轉化為單質，給的流程是通入試劑a，說明試劑a為氣體，而題目中說是單質，所以應該是氣態的單質的還原性的，則為氫氣．
（1）在過濾操作過程中用到的儀器有：帶鐵圈的鐵架臺、玻璃棒、漏斗和 燒杯，其中玻璃棒的作用是 引流；
（2）濾渣A是 Fe、Cu、Hg（填化學式）；
（3）濾液C和濾液D中的溶質分別是 FeSO₄和 Fe（NO₃）₂（填化學式）；
（4）若給黑色固體通入試劑a為單質，則反應的化學方程式 CuO+H₂

△   .

Cu+H₂O；
（5）為防止有毒的汞蒸氣擴散污染環境，冷凝回收汞需要在密閉且能冷凝的環境和裝置內進行，即操作應 ③④
故答案為：（1）燒杯； 引流； （2）Fe、Cu、Hg；（3）FeSO₄；Fe（NO₃）₂； （4）CuO+H₂

△   .

Cu+H₂O；（5）③④．

點評：從給定的轉化中去思考對應的原理，進而分析過程的嚴謹性和科學性，這是方案評價性題目的一般解題思路．（這道題是否前面認為單質汞是固態，否則汞應該出現濾液D中，請做題時注意一下）