Question

15．某工厂的工业废水中含有大量的FeSO₄、较多的Cu²⁺和少量的Na⁺．为了减少污染并变废为宝，工厂计划从废水中回收硫酸亚铁和金属铜．请根据流程图回答下列问题，完成回收的简单实验方案．

（1）操作a的名称为过滤．
（2）加入的甲、乙物质分别为c、b．
a．浓H₂SO₄      b．稀H₂SO₄      c．Fe粉      d．稀HCl
（3）操作c过程中用到的仪器是bcd．
a．坩埚      b．蒸发皿       c．玻璃棒       d．酒精灯
（4）Fe²⁺具有较强的还原性，易变质，检验产品FeSO₄?7H₂O变质的方法是取少量固体溶解于试管中，加入适量KSCN溶液，溶液变为血红色则产品变质．
（5）为方便处理废液，检测人员取废水样10mL，做相应如图流程处理．加入加入甲物质质量为4.2g，最终得到FeSO₄?7H₂O27.8g（不考虑处理过程中的损失），则原试样中c（Fe²⁺）=2.5mol•L^-1．

Answer 1

分析 工业废水中含大量硫酸亚铁、Cu²⁺和少量的Na⁺，从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜，先加过量铁，铁在金属活动顺序表中排在铜的前面，所以铁粉把铜置换出来，结合流程可知，操作a为过滤，过滤出Cu，Fe，滤液是FeSO₄，Cu、Fe中加入H₂SO₄，铁与硫酸反应，铜不反应，操作b为过滤，得到Cu，滤液中主要含FeSO₄，操作c为蒸发、浓缩、结晶、过滤，可得到FeSO₄.7H₂O，以此来解答．

解答 解：工业废水中含大量硫酸亚铁、Cu²⁺和少量的Na⁺，从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜，先加过量铁，铁在金属活动顺序表中排在铜的前面，所以铁粉把铜置换出来，结合流程可知，操作a为过滤，过滤出Cu，Fe，滤液是FeSO₄，Cu、Fe中加入H₂SO₄，铁与硫酸反应，铜不反应，操作b为过滤，得到Cu，滤液中主要含FeSO₄，操作c为蒸发、浓缩、结晶、过滤，可得到FeSO₄.7H₂O，
（1）由以上分析可知操作a为过滤，故答案为：过滤；
（2）加入甲为铁粉，乙为稀硫酸，故答案为：c、b；
（3）c为蒸发，用到的仪器有蒸发皿、玻璃棒以及酒精灯，故答案为：b c d；
（4）FeSO₄?7H₂O变质可生成铁离子，可加入KSCN检验，方法为取少量固体溶解于试管中，加入适量 KSCN 溶液，溶液变为血红色则产品变质，
故答案为：取少量固体溶解于试管中，加入适量 KSCN 溶液，溶液变为血红色则产品变质；
（5）最终得到FeSO₄?7H₂O27.8g，则n（FeSO₄?7H₂O）=$\frac{27.8g}{278g/mol}$=0.1mol，加入甲物质质量为4.2g，可知n（Fe）=$\frac{4.2g}{56g/mol}$=0.075mol，
则原试样中c（Fe²⁺）=$\frac{0.1mol-0.075mol}{0.01L}$=2.5mo l•L^-1，
故答案为：2.5mo l•L^-1．

点评 本题考查回收硫酸亚铁和铜的实方案设计，侧重于学生的分析、实验和计算能力的考查，题目难度中等，注意根据物质的性质选择分离提纯的方法，特别是过滤和蒸发结晶操作，注意把握所使用仪器和操作步骤．