Question

实验结束时，同学们将含有CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄的废液倒在废液缸里，如果将废液直接排放就会造成水污染．于是几位同学利用课余处理废液，回收工业重要原料硫酸锌和有关金属．实验过程如下：

请回答：
（1）操作1是________，固体A的成分________．
（2）固体C是________．滤液1和滤液2中溶质相同，该溶质是________．
（3）加入过量锌粉的目的是________，加入过量锌粉的其中一个反应的化学方程式________；加入足量稀硫酸发生反应的化学方程式________．

Answer 1

解：（1）操作1把混合物分离成固体和滤液，所以，操作1为过滤操作；根据金属活动性锌＞铁＞铜，向含有CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄的废液加入过量的锌粉，铁、铜被置换出来，因此过滤后所得固体A中含有铁、铜和未反应的锌；
故答案为：过滤；Cu、Zn、Fe；
（2）利用磁铁可以吸引铁的特点，可判断固体B、C为铁粉或铜粉与锌粉的混合物之一；由于固体B能与足量稀硫酸反应后可得到铜粉，可确定固体B为铜粉与锌粉的混合物，而固体C为铁粉；固体B与稀硫酸反应后的滤液2中含有硫酸锌溶液；根据金属的活动性锌＞铁＞氢＞铜，向CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄混合溶液中加入过量锌粉后过滤，所得滤液为ZnSO₄溶液；
故答案为：Fe；ZnSO₄
（3）过量的锌粉与混合溶液中的硫酸铜反应，可置换出铜同时生成硫酸锌；与混合溶液中的硫酸亚铁反应，可置换出铁同时生成硫酸锌；铜粉与锌粉的混合物中的锌粉能与稀硫酸发生置换反应生成硫酸锌和氢气；
故答案为：把废液中铜离子和铁离子全部置换出来； Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu（或Zn+FeSO₄=ZnSO₄+Fe）；Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑．
分析：（1）由实验过程图可判断，操作1完成后原混合物分成了固体和滤液两部分；利用这一特点可判断操作1为过滤操作；根据铜、锌、铁三种金属的活动性判断向混合溶液中加入过量锌粉后所得固体的组成；
（2）锌、铁、铜三种金属单质中，只有铁能被磁铁所吸起，因此使用磁铁吸引后，三种上金属分为两组，一组为铁粉另一组为铜粉和锌粉的混合物；根据后面的实验可判断固体C为铁粉；过量锌粉与CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄混合溶液反应后所得溶液为ZnSO₄溶液，铜粉与锌粉的混合物与足量稀硫酸反应后，所得溶液为ZnSO₄溶液；
（3）过量锌粉与CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄混合溶液中的CuSO₄、FeSO₄都可以发生置换反应；加入足量稀硫酸，金属混合粉末中的锌粉可与稀硫酸发生置换反应．
点评：这是一道框图形推断题，解题关键是根据金属的活动性，排在氢前面的金属都可把酸中的氢置换出来而得到氢气；活动性强的金属可把活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来这一理论．