Question

有一种工业废水，其中含有大量的硫酸亚铁，少量的铜离子以及污泥．某同学设计了一个既经济又合理的方法回收铜和硫酸亚铁晶体．方案流程如图：
回答下列问题：
（1）步骤②中：需加入的物质是

 

．
（2）步骤③中：需加入的物质是

 

，发生反应的化学方程式是

 

．
（3）某同学认为经过步骤②后所得固体就是纯净的铜，不需要进行步骤③，你认为是否合理？

 

，理由是

 

（4）为了达到资源综合利用的目的，把溶液2和溶液3合并后，经加热浓缩、

 

、

 

等操作得到硫酸亚铁晶体．

Answer 1

考点：金属的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：金属与金属材料

分析：过滤分离不溶性固体与液体，将废水中的污泥与溶液用过滤法分离，得溶液1中含有硫酸铜和硫酸亚铁，加入过量的铁将硫酸铜中的铜全部置换出来，过滤得到铜和铁的混合物和滤液硫酸亚铁，然后在固体混合物中加入适量硫酸与铁反应生成硫酸亚铁溶液，最后将硫酸亚铁溶液蒸发结晶即得硫酸亚铁晶体．

解答：解：
步骤①是将污泥与溶液分离，故可用过滤，过滤操作中用到的玻璃仪器是 烧杯、漏斗、玻璃棒．
要将硫酸铜与硫酸亚铁的混合溶液中回收铜，同时得到硫酸亚铁溶液，步骤②中只能加入过量的铁置换硫酸铜溶液中的铜．
铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，因此经过步骤②之后得到的固体中含有生成的铜和剩余的铁，步骤③中加入适量稀硫酸与铁反应生成硫酸亚铁，最后将溶液2和3合在一起进行蒸发结晶即可得到硫酸亚铁晶体．故：
（1）步骤②中：需加入的物质是过量的铁置换硫酸铜溶液中的铜．
（2）步骤③中：需加入的物质是稀硫酸与铁反应生成硫酸亚铁，发生反应的化学方程式是Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（3）某同学认为经过步骤②后所得固体就是纯净的铜，不需要进行步骤③，此不合理；因为要使Cu²⁺完全置换出来，必须加入过量的铁； 
（4）为了达到资源综合利用的目的，把溶液2和溶液3合并后，经加热浓缩、结晶；过滤等操作得到硫酸亚铁晶体．
故答案为：
（1）Fe；（2）稀硫酸；Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（3）不合理；因为要使Cu²⁺完全置换出来，必须加入过量的铁； （4）结晶；过滤

点评：从废水中回收金属一般步骤先加入一种廉价金属置换出另一种金属，然后过滤，将过量金属除去即可．