Question

4．某工業(yè)廢水經初步處理，得到的母液中的溶質為Fe（SO₄）₃、CuSO₄及H₂SO₄．某同學通過廢鐵屑與母液反應，制取補血劑原料碳酸亞鐵并回收銅．主要步驟如圖1所示．

（1）步驟Ⅰ中，生成銅的化學方程式：Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄．
（2）Fe₂（SO₄）₃與鐵反應的化學方程式：xFe₂（SO₄）₃+yFe═3FeSO₄，其中x、y、z為化學計量數(shù)，z的值為3．
（3）步驟Ⅰ中，廢鐵屑含有少量鐵銹，你認為對產物的成分沒有（填“有”或“沒有”）影響，原因是 （用化學方程式作答）3H₂SO₄+Fe₂O₃=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄．
（4）步驟Ⅱ中加入一種可溶性試劑可實現(xiàn)其轉化，從復分解反應發(fā)生的條件分析，該試劑可以是Na₂CO₃（填化學式）．
（5）步驟Ⅲ需加入的試劑是H₂SO₄（填化學式）．
（6）在實驗室里，有同學完成了以下實驗：將等質量的鎂、鐵、鋅三種金屬分別放入三份溶液質量和溶質質量分數(shù)均相等的稀鹽酸中，生成H₂的質量與反應時間的關系如圖2所示，則金屬X是Mg（填化學式，下同），肯定有剩余的金屬是Mg、Fe．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鐵和硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅進行分析；
（2）根據(jù)質量守恒定律進行分析；
（3）根據(jù)鐵銹和硫酸反應生成硫酸鐵和水，硫酸鐵和鐵會生成硫酸亞鐵進行分析；
（4）根據(jù)碳酸亞鐵是沉淀，硫酸亞鐵經過步驟Ⅱ生成了碳酸亞鐵，所以該試劑可以是碳酸鈉進行分析；
（5）根據(jù)不溶物中含有置換出的銅和反應剩余的鐵進行分析；
（6）根據(jù)金屬的活動性以及反應原理來分析．

解答 解：（1）溶液甲中含有硫酸銅，硫酸銅和加入的鐵屑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；
（2）通過分析xFe₂（SO₄）₃+yFe=zFeSO₄可知，依據(jù)化合價的升降，將方程式配平，所以Fe₂（SO₄）₃+2Fe=3FeSO₄，z的值為3；故填：3；
（3）步驟Ⅰ中，廢鐵屑含有少量鐵銹，對產物的成分沒有影響，原因是鐵銹與硫酸反應生成硫酸鐵，硫酸鐵和鐵會生成硫酸亞鐵；故填：3H₂SO₄+Fe₂O₃=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄；
（4）碳酸亞鐵是沉淀，硫酸亞鐵經過步驟Ⅱ生成了碳酸亞鐵，所以該試劑可以是碳酸鈉；故填：Na₂CO₃；
（5）通過推導可知，不溶物中含有置換出的銅和反應剩余的鐵，所以步驟Ⅲ回收銅的方法為：加入過量的稀硫酸，過濾、洗滌、干燥．故填：H₂SO₄；
（6）因為鎂最活潑，反應時間少，則圖線X表示鎂的反應情況，因為三種金屬生成的氫氣質量相等，結合生成的氫氣質量=$\frac{金屬的化合價}{金屬的相對原子質量}$×金屬質量，可知：鋅可能反應完，鎂、鐵一定過量，故填：Mg；Mg、Fe．

點評 在解此類題時，首先分析題中考查的問題，然后結合學過的知識和題中所給的知識進行解答．金屬與酸反應的有關知識，綜合性較強，不僅需要根據(jù)圖象和題意分析出直接信息，還需要根據(jù)計算得出用量問題．