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．请设计除去铜离子，回收硫酸亚铁晶体和铜的实验方案，讨论有关问题：

（1）废水在加入金属X前需进行

 

操作，目的是将其中的不溶性杂质除去．进行该操作所需的玻璃仪器有：

 

；
（2）金属X是

 

．加过量X的目的是

 

；
（3）溶液Y是

 

，要证明加入的溶液Y已足量，方法是：

 

；（写出步骤、现象、结论）
（4）从滤液中获取硫酸亚铁晶体需进行的操作中所需的仪器有：

 

．

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，所以加入的过量金属X是铁，过滤后得到的固体属于置换出来的铜和过量的铁，滤液是硫酸亚铁，铁和铜的混合物中，铜和酸不反应，铁和酸反应，所以加入硫酸可将铁变为硫酸亚铁，把铜分离出来；再将硫酸亚铁溶液蒸发结晶，得到硫酸亚铁，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．

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，所以需要的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、漏斗；
（2）为回收废液中的Cu²⁺需加入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；
（3）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中并过滤即可；要证明加入稀硫酸溶液已足量，继续加入稀硫酸，无气泡产生，则已足量；
（4）要从滤液中获取硫酸亚铁晶体，需要采取蒸发结晶或降温结晶，使硫酸亚铁从溶液中结晶析出，蒸发用到的仪器有：铁架台、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒．
故答案为：（1）过滤；烧杯、漏斗、玻璃棒；（2）Fe；使CuSO₄反应完全；（3）稀硫酸；继续加入稀硫酸，无气泡产生，则已足量；（4）铁架台、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒．

点评：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．