Question

12．某处工业废水，其中含有大量的氯化亚铁，少量的铜离子以及污泥．设计了一个既经济又合理的方法回收铜和氯化亚铁晶体．方案流程如图：

回答下列问题：
（1）步骤②中：需加入的物质是铁，分离所得混合物的方法是过滤；发生反应的化学方程式是Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu．
（2）步骤③中：需加入的物质是稀硫酸，发生反应的化学方程式是Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（3）某同学认为经过步骤②后所得固体就是纯净的铜，不需要进行步骤③，你认为是否合理？不合理，理由是因为要使Cu²⁺完全置换出来，必须加入过量的铁．
（4）步骤④的操作是蒸发，溶液2和溶液3为什么要混合？两种滤液中都含有硫酸亚铁，可得到更多的硫酸亚铁，综合利用．

Answer 1

分析 （1）此过程是对铜的分离，为了不引入新的杂质此处应放金属铁，由于是溶液与铜的分离故可采用过滤的方法完成；
（2）由于固体中含有铜与过量的铁，所以要得到纯净的铜应该消耗掉金属铁，加稀硫酸可使铁被消耗；
（3）不加稀硫酸时铁粉无法除掉，此处过量的铁粉是必须要加的，因为只有②中加入过量的铁粉才能使铜能被彻底置换出来；
（4）从溶液中得到硫酸亚铁可采用蒸发溶剂的方法进行，溶液2、3中都含有硫酸亚铁为综合利用应该使其混合．

解答 解：（1）此过程是置换出铜的过程，为了在不引入新的杂质的前提下用金属铁置换较为合适，由于分离的方法是溶液与铜的分离故可采用过滤的方法完成，化学方程式为：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（2）为把铜能彻底置换出来加入铁的质量应该是过量的，因此固体中含有铜与过量的铁，所以要得到纯净的铜应该消耗掉金属铁，加稀硫酸可使铁被消耗又不引入新的杂质，化学方程式为：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（3）由于固体中既有铜又有铁，不加稀硫酸时铁粉无法除掉，此处过量的铁粉是一定存在的，因为只有②中加入过量的铁粉才能使铜能被彻底置换出来．所以为了将铁和铜分离，要进行第3步；
（4）从溶液中得到硫酸亚铁溶质可采用蒸发溶剂的方法进行，因为溶液2、3中都含有硫酸亚铁为综合利用减小浪费应该使其混合．
故答案为：（1）铁，过滤，Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（2）稀硫酸，Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（3）不合理，因为要使Cu²⁺完全置换出来，必须加入过量的铁；
（4）蒸发，两种滤液中都含有硫酸亚铁，可得到更多的硫酸亚铁，综合利用．

点评 本题是一道金属回收题，解题的关键是要明确回收的原理，结合题目内的框题进行分析探讨，是一道分离混合物的综合题．