Question

7．有一種工業廢水，其中含有大量的硫酸亞鐵，少量的硫酸銅以及污泥．某同學設計了一個既經濟又合理的方法回收銅和硫酸亞鐵晶體．方案流程如下：

查閱資料得知硫酸亞鐵晶體化學式為：FeSO₄•7H₂O，該物質受熱易失去結晶水．請回答：
（1）步驟①②③中最后都需進行的實驗操作是過濾；
（2）步驟②中需加入的物質是鐵粉，發生反應的化學方程式是Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，固體的成分是Fe和Cu；
（3）步驟③中需加入稀硫酸，發生反應的化學方程式是Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（4）步驟④的操作是蒸發．

Answer 1

分析 根據過濾分離不溶性固體與液體，將廢水中的污泥與溶液用過濾法分離，得溶液1中含有硫酸銅和硫酸亞鐵，加入過量的鐵將硫酸銅中的銅全部置換出來，過濾得到銅和鐵的混合物和濾液硫酸亞鐵，然后在固體混合物中加入適量硫酸與鐵反應生成硫酸亞鐵溶液，最后將硫酸亞鐵溶液蒸發結晶即得硫酸亞鐵晶體進行分析．

解答 解：（1）步驟①是將污泥與溶液分離，所以可用過濾，步驟②③都將固液分離，所以可用過濾；
（2）要將硫酸銅與硫酸亞鐵的混合溶液中回收銅，同時得到硫酸亞鐵溶液，只能加入過量的鐵置換硫酸銅溶液中的銅，化學方程式為：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；鐵與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵，因此經過步驟②之后得到的固體中含有生成的銅和剩余的鐵；
（3）步驟③中加入適量稀硫酸與鐵反應生成硫酸亞鐵，化學方程式為：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（4）將溶液2和3合在一起進行蒸發結晶即可得到硫酸亞鐵晶體．
故答案為：（1）過濾
（2）鐵粉     Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu     Fe和Cu
（3）Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
（4）蒸發．

點評 從廢水中回收金屬一般步驟先加入一種廉價金屬置換出另一種金屬，然后過濾，將過量金屬除去即可．