Question

20．某工廠的工業(yè)廢水中含有大量的FeSO₄，較多的CuSO₄和少量Na₂SO₄．為了減少污染并變廢為寶，工廠計劃從該廢水中回收硫酸亞鐵和金屬銅．請根據(jù)下列流程圖，完成回收硫酸亞鐵和銅的實(shí)驗方案．（可供選擇的試劑為鐵粉、稀H₂SO₄、NaOH溶液等試劑）

（1）操作Ⅰ的名稱為過濾，所需要的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯；
（2）固體A的成分為Fe、Cu，溶液B中含有的離子有Fe²⁺、Na⁺、SO₄^2-
（3）加入試劑C的目的是將Cu²⁺全部轉(zhuǎn)化為Cu，以便回收銅單質(zhì)，發(fā)生的化學(xué)方程式為Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（4）加入的試劑D為稀硫酸，發(fā)生的離子方程式為2H⁺+Fe=Fe²⁺+H₂↑；
（5）操作Ⅲ為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．

Answer 1

分析 先向工業(yè)廢水中加過量鐵，將銅全部置換出來，過濾得到固體A，其成分是銅和過量的鐵，溶液B中含F(xiàn)eSO₄和少量Na₂SO₄；向固體A中加入過量稀H₂SO₄，只有鐵溶解，過濾得到固體E（銅），實(shí)現(xiàn)了回收金屬銅，溶液F含F(xiàn)eSO₄、H₂SO₄；最后溶液B和F合一塊，進(jìn)行蒸發(fā)，濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，就得到FeSO₄•7H₂O，回收硫酸亞鐵，以此解答該題．
（1）操作Ⅰ為過濾，用于分離固體和液體，用到的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯；
（2）加入過量的鐵，鐵與硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，過濾得到固體A，其成分是銅和過量的鐵，溶液B中含F(xiàn)eSO₄和少量Na₂SO₄；
（3）加過量鐵，將Cu²⁺全部轉(zhuǎn)化為Cu，以便回收銅單質(zhì)；
（4）固體A的成分是銅和過量的鐵，向固體A中加入過量D為稀H₂SO₄，目的是將鐵溶解，把銅和鐵分開；
（5）從溶液B和溶液F中得到FeSO₄.7H₂O晶體的操作為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．

解答 解：先向工業(yè)廢水中加過量鐵，將銅全部置換出來，過濾得到固體A，其成分是銅和過量的鐵，溶液B中含F(xiàn)eSO₄和少量Na₂SO₄；向固體A中加入過量稀H₂SO₄，只有鐵溶解，過濾得到固體E（銅），實(shí)現(xiàn)了回收金屬銅，溶液F含F(xiàn)eSO₄、H₂SO₄；最后溶液B和F合一塊，進(jìn)行蒸發(fā)，濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，就得到FeSO₄•7H₂O，回收硫酸亞鐵，
（1）操作Ⅰ為過濾，用于分離固體和液體，用到的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯，
故答案為：過濾；漏斗、玻璃棒、燒杯； 
（2）加入過量的鐵，鐵與硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，過濾得到固體A，其成分是銅和過量的鐵，溶液B中含F(xiàn)eSO₄和少量Na₂SO₄，則溶液B中含有的離子有：Fe²⁺、Na⁺、SO₄^2-，
故答案為：Fe、Cu；Fe²⁺、Na⁺、SO₄^2-；
（3）加過量鐵，將Cu²⁺全部轉(zhuǎn)化為Cu，以便回收銅單質(zhì)，發(fā)生的化學(xué)方程式為：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，
故答案為：將Cu²⁺全部轉(zhuǎn)化為Cu，以便回收銅單質(zhì)；Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（4）固體A的成分是銅和過量的鐵，向固體A中加入過量D為稀H₂SO₄，目的是將鐵溶解，把銅和鐵分開，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2H⁺+Fe=Fe²⁺+H₂↑，
故答案為：稀硫酸；2H⁺+Fe=Fe²⁺+H₂↑；
（5）從溶液B和溶液F中得到FeSO₄.7H₂O晶體的操作為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．

點(diǎn)評 本題考查了無機(jī)物推斷及物質(zhì)的分離、提純，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析、實(shí)驗?zāi)芰Φ目疾�，根�?jù)物質(zhì)的性質(zhì)、物質(zhì)之間的反應(yīng)來分析解答，難度不大，解答本題時要注意混合物的分離要考慮為徹底分開而加入過量試劑．