Question

某校化学实验室废液桶中收集了溶解大量FeSO₄、CuSO₄的废水，若直接排放到下水道不仅造成重金属污染而且造成浪费．九年级某兴趣小组的同学，准备运用刚学到的“常见金属活动性顺序表”结合其他有关化学知识对废水进行处理．（不引入其他金属）
设计除去铜离子，回收硫酸亚铁晶体和铜的实验方案，讨论有关问题：

①M的成分是

 

．
②废水在加入金属X前需进行过滤，目的是将其中

 

性杂质除去．进行过滤的操作所需的仪器有：

 

、

 

、

 

、

 

．
③金属X是

 

，加入过量X的目的是

 

，金属X加入废水后发生反应的化学方程式为

 

；溶液Y是

 

，利用其除去铜中杂质，有关反应的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：金属的化学性质,过滤的原理、方法及其应用,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：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．
①根据图框分析M的成分；②依据混合物分离的方法分析判断操作A，根据玻璃棒的应用分析其作用；
③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，需要加入过量稀硫酸除去铜中的铁．据此分析回答．

解答：解：①根据图框分析M的成分为铁、铜；
②过滤是将不溶性固体从溶液中分离出来的操作，所以由图示可知，该操作应该是过滤；组装过滤器需要的仪器有：烧杯、玻璃棒、铁架台、漏斗；
③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．所以，金属X是Fe，其反应的化学方程式为：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；由于有过量铁粉，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．所以，溶液Y是H₂SO₄，其反应的化学方程式是：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．
故答案为：
①铁、铜．
②不可溶． 烧杯、玻璃棒、铁架台、漏斗．
③铁，与硫酸铜充分反应，Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu； 稀硫酸，Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．

点评：本题考查了金属的活动性顺序的运用，首先明确金属和酸及金属和盐溶液反应的规律是解决问题的关键；然后根据所给的实验、问题情景或图表信息等，结合所学的相关知识和技能，细致地阅读、分析题意等，联系着生活实际，细心地进行探究、推理，最后，按照题目的要求，进行解答即可．