Question

某化学实验小组实验结束时，将含有CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄的废液倒在废液缸里，为回收有关金属和盐，同学们设计了如下实验方案：

试回答：
（1）操作1是______，固体A的成分______，固体C是______，滤液1和滤液2中溶质相同，该溶质是______．
（2）加入物质a必须过量的原因是______．
（3）要检验加入的稀硫酸是否足量的方法是______．
（4）若实验过程中的物质损失可以忽略，最终所得硫酸锌的质量______（填“＞”、“＜”或“=”）原废液中硫酸锌的质量．要计算该废液中硫酸铜质量，必须要称量______ 的质量．

Answer 1

【答案】分析：（1）由实验过程图可判断，操作1完成后原混合物分成了固体和滤液两部分；利用这一特点可判断操作1为过滤操作；根据铜、锌、铁三种金属的活动性判断向混合溶液中加入过量锌粉后所得固体的组成；锌、铁、铜三种金属单质中，只有铁能被磁铁所吸起，因此使用磁铁吸引后，三种上金属分为两组，一组为铁粉另一组为铜粉和锌粉的混合物；根据后面的实验可判断固体C为铁粉；过量锌粉与CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄混合溶液反应后所得溶液为ZnSO₄溶液，铜粉与锌粉的混合物与足量稀硫酸反应后，所得溶液为ZnSO₄溶液；
（2）根据加入过量的锌会把溶液中的铁与铜置换的更彻底一些进行解答；
（3）根据步骤④中的酸是否足量主要看固体D中是否含有未反应的锌进行解答；
（4）根据得到的硫酸锌的质量应该比废液中的硫酸锌质量大，因为反应过程中由于锌的加入而使其质量变大了，要计算硫酸铜的质量可通过最后得到的铜的质量完成进行解答．
解答：解：（1）操作1把混合物分离成固体和滤液，所以，操作1为过滤操作；根据金属活动性锌＞铁＞铜，向含有CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄的废液加入过量的锌粉，铁、铜被置换出来，因此过滤后所得固体A中含有铁、铜和未反应的锌；利用磁铁可以吸引铁的特点，可判断固体B、C为铁粉或铜粉与锌粉的混合物之一；由于固体B能与足量稀硫酸反应后可得到铜粉，可确定固体B为铜粉与锌粉的混合物，而固体C为铁粉；根据金属的活动性锌＞铁＞氢＞铜，向CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄混合溶液中加入过量锌粉后过滤，所得滤液为ZnSO₄溶液；把铜粉与锌粉的混合物放入足量稀硫酸中充分反应后过滤，所得滤液为ZnSO₄溶液；
故答案为：过滤；Cu、Zn、Fe；铁粉；ZnSO₄；
（2）因为只有加入过量的锌才会把溶液中的铁与铜置换的更彻底一些在此过程中发生了锌与硫酸铜和铁与硫酸铜的反应；
故答案为：将废液中的Cu²⁺和Fe²⁺全部置换出来；
（3）步骤④中的酸是否足量主要看固体D中是否含有未反应的锌，有则酸不足量，没有则酸足量；
故答案为：取步骤④的滤渣于试管中，加入少量稀硫酸，若有气泡产生，则酸不足量（或若无气泡产生，则酸已足量）；
（4）因为反应过程中由于锌的加入而使其得到的硫酸锌质量变大了，由过程知铜的来源只有硫酸铜，则求硫酸铜的质量可利用得到铜的质量．
故答案为：＞；固体D（或铜）．
点评：此题是对物质分离知识的考查，解题时只要抓住反应过程中金属与盐溶液的反应实质，并结合相关的实验过程就能顺利解题．