Question

某电镀厂为减少水污染及节约成本，从含有CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄的废水中回收硫酸锌和有关金属，实验过程如下：

（1）“操作1”和“操作2”的名称是

 

．
（2）固体A的成分是

 

．
（3）写出废液中加入过量锌粉后发生反应的化学方程式（写一个即可）：

 

．
（4）滤液1和滤液2含有相同的溶质，该溶质是

 

．
（5）若加锌粉量不足，则滤液1中的溶质可能是

 

（填字母）．
A．ZnSO₄和FeSO₄   B．ZnSO₄和 CuSO₄C．CuSO₄和 FeSO₄   D．ZnSO₄、CuSO₄和FeSO₄．

Answer 1

考点：金属的化学性质,过滤的原理、方法及其应用,常见金属的特性及其应用,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：在金属活动性顺序中，位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来，氢前的金属能与酸发生置换反应生成氢气，铁能被磁铁吸引，可以根据金属与酸的反应和金属与盐溶液的反应来进行固体的分离．
（1）由实验过程图可判断，操作1和操作2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和2都为过滤操作；
（2）根据锌和硫酸铜反应生成铜和硫酸锌；锌和硫酸亚铁反应生成铁和硫酸锌并且锌过量解答；
（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；
（4）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；
（5）根据锌先和硫酸铜反应再和硫酸亚铁反应，锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，所以溶液中一定含有硫酸锌，可能含有硫酸铜和硫酸亚铁解答．

解答：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；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D能与足量稀硫酸反应后可得到铜粉，可确定固体D为铜粉与锌粉的混合物，而固体C为铁粉．故答案为：过滤，用磁铁吸引；
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；
（2）锌和硫酸铜反应生成铜和硫酸锌；锌和硫酸亚铁反应生成铁和硫酸锌并且锌过量，所以过滤得到的金属中含有铜、铁和锌，故答案：铜、铁、锌；
（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：Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu（或Zn+FeSO₄=ZnSO₄+Fe）；Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂．
（4）固体B的成分是Fe、Zn、Cu，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；把铜粉与锌粉的混合物放入足量稀硫酸中充分反应后过滤，所得滤液为ZnSO₄溶液；故答案为：ZnSO₄；
（5）锌先和硫酸铜反应再和硫酸亚铁反应，锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，所以溶液中一定含有硫酸锌，可能含有硫酸铜和硫酸亚铁，故答案：D．

点评：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．