Question

9．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(jì)劃從該廢水中回收硫酸亞鐵和金屬銅．請(qǐng)根據(jù)下列流程圖，完成回收硫酸亞鐵和銅的實(shí)驗(yàn)方案．（可供選擇的試劑為鐵粉、稀H₂SO₄、NaOH溶液等試劑）
（1）操作a的名稱(chēng)為過(guò)濾，所需要的玻璃儀器為漏斗、玻璃棒、燒杯．
（2）固體E的成分為Fe和Cu，加入的試劑④為稀硫酸，發(fā)生的化學(xué)方程式為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．
（3）加入試劑①的目的是將溶液中的Fe²⁺和Cu²⁺轉(zhuǎn)化為沉淀，便于與含有Na⁺的溶液分離．
（4）從溶液D和溶液G中得到FeSO₄.7H₂O晶體的操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥．
（5）若廢水中硫酸亞鐵、硫酸銅和硫酸鈉組成的混合溶液，其中c（Cu²⁺）=0.1mol/L，c（Fe²⁺）=0.4mol/L，c（SO₄^2-）=0.6mol/L，已知?dú)潆x子濃度忽略不計(jì)，則c（Na⁺）為0.2mol/L．

Answer 1

分析 先加過(guò)量堿，過(guò)濾得到Cu（OH）₂，F(xiàn)e（OH）₂沉淀，濾液是Na₂SO₄、NaOH溶液，在Cu（OH）₂，F(xiàn)e（OH）₂中加過(guò)量稀H₂SO₄，溶液C的成分為CuSO₄，F(xiàn)eSO₄、H₂SO₄；
在溶液中加過(guò)量鐵，過(guò)濾出Fe、Cu，濾液D是FeSO₄，在固體E中加過(guò)量稀H₂SO₄，過(guò)濾出Cu，實(shí)現(xiàn)了回收金屬銅，濾液是FeSO₄、H₂SO₄，最后溶液合一塊，進(jìn)行蒸發(fā)，濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，就得到FeSO₄•7H₂O，回收硫酸亞鐵，以此解答該題．

解答 解：先加過(guò)量堿，過(guò)濾得到Cu（OH）₂，F(xiàn)e（OH）₂沉淀，濾液是Na₂SO₄、NaOH溶液，在Cu（OH）₂，F(xiàn)e（OH）₂中加過(guò)量稀H₂SO₄，溶液C的成分為CuSO₄，F(xiàn)eSO₄、H₂SO₄；在溶液中加過(guò)量鐵，過(guò)濾出Fe、Cu，濾液D是FeSO₄，在固體E中加過(guò)量稀H₂SO₄，過(guò)濾出Cu，實(shí)現(xiàn)了回收金屬銅，濾液是FeSO₄、H₂SO₄，最后溶液合一塊，進(jìn)行蒸發(fā)，濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，就得到FeSO₄•7H₂O，回收硫酸亞鐵，
（1）操作a為過(guò)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(guò)濾；漏斗、玻璃棒、燒杯； 
（2）固體E為Fe和Cu，可加入硫酸，鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，
故答案為：Fe和Cu；稀硫酸；Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（3）試劑①應(yīng)為氫氧化鈉，可將溶液中的Fe²⁺和Cu²⁺轉(zhuǎn)化為沉淀，便于與含有Na⁺的溶液分離，故答案為：將溶液中的Fe²⁺和Cu²⁺轉(zhuǎn)化為沉淀，便于與含有Na⁺的溶液分離；
（4）從溶液D和溶液G中得到FeSO₄.7H₂O晶體的操作為 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；過(guò)濾；
（5）溶液呈電中性，根據(jù)電荷守恒可知：2c（Cu²⁺）+c（Na⁺）+2c（Fe²⁺）=2c（SO₄^2-），c（Na⁺）=2×0.6mol/L-2×0.1mol/L-2×0.4mol/L=0.2 mol/L，
故答案為：0.2 mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了無(wú)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(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，根�?jù)物質(zhì)的性質(zhì)、物質(zhì)之間的反應(yīng)來(lái)分析解答，難度不大，解答本題時(shí)要注意混合物的分離要考慮為徹底分開(kāi)而加入過(guò)量試劑，所以后一環(huán)節(jié)需要將之除去．