Question

12．我区某校化学社团-“拉瓦锡实验室”的活动丰富多彩．他们以“绿色化学”为主题进行了如下活动．他们在实验室废液桶中收集了含有大量FeSO₄、CuSO₄的废水，为防止废水直接排放到下水道造成重金属污染和浪费．设计了如下回收硫酸亚铁晶体和铜的实验方案：

请回答下列问题：
（1）整个实验过程中多次采用过滤，该操作用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒．
（2）所加物质X是Fe，其加入废水后发生反应的化学方程式为Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；溶液Y是稀硫酸；固体A中含有的物质是Cu、Fe．
（3）该小组的同学又收集到一些含硝酸银、硝酸铜的混合废液，同学们向其中加入一定量锌粉，反应停止后过滤，滤液仍为蓝色．则有关判断正确的是D
A．滤渣中一定有银，没有铜和锌
B．滤渣中一定有银和锌，可能有铜
C．滤渣中一定有硝酸锌、硝酸铜、硝酸银
D．滤渣中一定有硝酸锌、硝酸铜，可能有硝酸银．

Answer 1

分析 废液中回收硫酸亚铁晶体和铜，分析实验方案，明确回收原理及操作方法，完成实验的反应原理、所需仪器及过滤与结晶的操作．由于目的是获得铜单质和硫酸亚铁，所以需要将铜离子转化为铜单质，而溶液中需要的是硫酸亚铁而不能引入新的杂质，所以加入的能够将铜离子转化为铜单质的只能是单质铁；由于加入的铁是过量的，加入过量稀硫酸的目的是除去铜中的铁．

解答 解：
（1）过滤是将不溶性固体从溶液中分离出来的操作，组装过滤器需要的仪器有：铁架台、漏斗、滤纸、烧杯和玻璃棒．故答案为：漏斗；
（2）为回收废液中的Cu²⁺需加入活动性在铜前面的金属进行置换，但要得到较为纯净FeSO₄的溶液，只能向废液中加入过量的铁粉与硫酸铜发生置换反应，生成物中只有硫酸亚铁，加入其它金属溶液中又混有其它溶质．加入过量铁粉是为了将铜离子全部置换出来．铜排在氢后面，不与酸反应，而铁排在氢前面，与酸反应，因此为除去混在铜粉里的铁粉并且得到FeSO₄溶液，把金属混合物放入足量的稀硫酸并过滤即可．
（3）根据三种金属活动性由强到弱的顺序：锌＞铜＞银，当把锌粉加入到硝酸铜和硝酸银的混合溶液中时，银首先被置换出来，在银完全置换后，铜才能被置换出来；一定量的锌粉，可能完全转换出银，也可能只置换出部分的银，滤液呈蓝色，说明滤液中含有硝酸铜，锌可能没有置换出铜，有可能置换出部分铜；
故答案为：
（1）漏斗；
（2）Fe（或铁），Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；稀硫酸；Cu、Fe；（3）D

点评 本题考查了金属活动性顺序的应用，完成此题，可以依据金属活动性顺序及其意义进行．金属活动顺序表是解决与金属相关变化的重要工具，表中H元素为标志性参考元素，H之前为活泼金属，H之后金属性质不活泼．