Question

11．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．加入足量的溶液Y过滤、洗涤加入过量的金属X，过滤含FeSO₄和CuSO₄的废水滤液铜不纯的铜滤液热饱和溶液冷却结晶硫酸亚铁晶体，设计回收硫酸亚铁晶体和铜的实验方案如下：
请回答下列问题：
Ⅰ．整个实验过程中多次采取过滤，该操作用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗 和玻璃棒．
Ⅱ．金属X是Fe（或铁），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，利用其除去铜中杂质，有关反应的化学方程式为Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．

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．
故答案为：
（1）过滤；结晶（或蒸发结晶或冷却结晶）．
（2）Fe（或铁），Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；稀硫酸；Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；

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．