Question

某电镀厂排放的污水中含有CuSO₄、ZnSO₄和FeSO₄，为减少水污染及节约成本，回收重要原料硫酸锌和有关金属，设计如图所示流程．

请回答：
（1）步骤①的操作是______，步骤③使用的方法是______．
（2）固体A的成分是______，固体B的成分是______．
（3）步骤④中反应的化学方程式是______．

Answer 1

【答案】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；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．
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．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）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，Fe、Zn、Cu；
（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．
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．