Question

13．某工廠的工業(yè)廢水中含有大量的硫酸亞鐵、較多的Cu²⁺和較少的Na⁺以及部分泥沙．為了減少污染并變廢為寶，工廠計劃從廢水中回收綠礬和金屬銅．請根據(jù)流程圖完成實(shí)驗(yàn)方案．

（1）操作1的名稱過濾，在實(shí)驗(yàn)室完成該操作所需要的實(shí)驗(yàn)用品有：帶鐵圈的鐵架臺、燒杯、還有漏斗、玻璃棒、濾紙等．
（2）寫出加入試劑或藥品的名稱：試劑1鐵粉，試劑2稀硫酸．
（3）濾渣1所含物質(zhì)的化學(xué)式為Fe 和Cu，濾渣2所含物質(zhì)的化學(xué)式為Cu，濾液1中所含離子有Fe²⁺、SO₄^2-和Na⁺．
（4）在澄清溶液中加入試劑1后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，請寫出該反應(yīng)的離子方程式Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu．
（5）物質(zhì)1中加入試劑2后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．

Answer 1

分析 工業(yè)廢水中含大量硫酸亞鐵、Cu²⁺和少量的Na⁺，從該廢水中回收硫酸亞鐵和金屬銅，結(jié)合流程可知，試劑1為Fe，操作I為過濾，試劑2為稀硫酸，操作2為過濾，則濾液2中含硫酸亞鐵，濾渣2為Cu，濾液1中含硫酸亞鐵，然后蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶、過濾，可得到FeSO₄.7H₂O，
（1）固體和液體分離用過濾，依據(jù)過濾裝置分析選擇儀器；
（2）依據(jù)分析可知試劑1為過量鐵試劑2為稀硫酸；
（3）鐵和銅離子完全反應(yīng)得到固體為鐵和銅，濾液為硫酸鈉、硫酸亞鐵；
（4）在澄清溶液中加入試劑1后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)是鐵置換銅；
（5）物質(zhì)1中加入試劑2后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)是鐵溶解于稀硫酸生成硫酸亞鐵和氫氣．

解答 解：工業(yè)廢水中含大量硫酸亞鐵、Cu²⁺和少量的Na⁺，從該廢水中回收硫酸亞鐵和金屬銅，結(jié)合流程可知，試劑1為Fe，操作I為過濾，試劑2為稀硫酸，操作2為過濾，則濾液2中含硫酸亞鐵，濾渣2為Cu，濾液1中含硫酸亞鐵，然后蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶、過濾，可得到FeSO₄.7H₂O，
（1）由上述分析可知，操作1為過濾，分離不溶性固體與液體，在實(shí)驗(yàn)室完成該操作所需要的實(shí)驗(yàn)用品有：帶鐵圈的鐵架臺、燒杯、還有漏斗、玻璃棒、濾紙，
故答案為：過濾；還有漏斗、玻璃棒、濾紙；
（2）由上述分析可知，試劑1為Fe，發(fā)生Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，試劑2為硫酸，鐵粉、銅中加入適量稀硫酸，稀硫酸和鐵粉反應(yīng)生成硫酸亞鐵，試劑1為鐵粉，試劑2 為稀硫酸，
故答案為：Fe；稀硫酸；
（3）上述分析可知加入過量試劑鐵和銅離子反應(yīng)，過濾得到銅和鐵為濾渣1，鐵粉、銅中加H₂SO₄得到FeSO₄，Cu不反應(yīng)，則濾渣2為Cu，濾液1中所含離子有亞鐵離子、硫酸根離子，鈉離子等，所以濾渣1為 Fe 和Cu，濾渣2為 Cu，濾液1 為Fe²⁺、SO₄^2-和Na⁺．
故答案為：Fe和Cu；Cu；Fe²⁺、SO₄^2-和Na⁺；
（4）加入試劑1后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其離子反應(yīng)為Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，故答案為：Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu；
（5）加入試劑2后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，故答案為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．

點(diǎn)評 本題考查混合物分離提純實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計，為高頻考點(diǎn)，把握實(shí)驗(yàn)流程中的試劑及發(fā)生的反應(yīng)、混合物分離方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與推斷能力的考查，注意物質(zhì)的性質(zhì)、物質(zhì)之間的反應(yīng)，題目難度不大．