Question

13．某小組將含有CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄的廢液倒在廢液缸里，如果將廢液直接排放就會造成水污染．于是幾位同學利用課余處理廢液，回收工業重要原料硫酸鋅和有關金屬．實驗過程如圖，請回答：

（1）操作①中加入過量的X是Zn，操作名稱是過濾，主要玻璃儀器：燒杯、漏斗、玻璃棒．濾液A的溶質名稱是硫酸鋅；固體C的化學式為Fe．
（2）寫出操作①中發生反應的化學方程式Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu；Zn+FeSO₄=ZnSO₄+Fe；操作④中化學方程式為Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，
（3）怎么證明操作④中加入的稀硫酸足量？向得到的濾液E中加入鋅粉，有氣泡產生，則說明硫酸已經過量．

Answer 1

分析 由實驗過程圖可判斷，操作1完成后原混合物分成了固體和濾液兩部分；利用這一特點可判斷操作1為過濾操作；根據銅、鋅、鐵三種金屬的活動性判斷向混合溶液中加入過量鋅粉后所得固體的組成；鋅、鐵、銅三種金屬單質中，只有鐵能被磁鐵所吸起，因此使用磁鐵吸引后，三種上金屬分為兩組，一組為鐵粉另一組為銅粉和鋅粉的混合物；根據后面的實驗可判斷固體C為鐵粉；過量鋅粉與CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄混合溶液反應后所得溶液為ZnSO₄溶液，銅粉與鋅粉的混合物與足量稀硫酸反應后，所得溶液為ZnSO₄溶液；過量鋅粉與CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄混合溶液中的CuSO₄、FeSO₄都可以發生置換反應；加入足量稀硫酸，金屬混合粉末中的鋅粉可與稀硫酸發生置換反應．

解答 解：（1）操作1把混合物分離成固體和濾液，所以，操作1為過濾操作，使用的玻璃儀器主要是燒杯、漏斗、玻璃棒；根據金屬活動性鋅＞鐵＞銅，向含有CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄的廢液加入過量的鋅粉，鐵、銅被置換出來，因此過濾后所得固體B中含有鐵、銅和未反應的鋅，濾液A中含有的是硫酸鋅；利用磁鐵可以吸引鐵的特點，可判斷固體B、C為鐵粉或銅粉與鋅粉的混合物之一；由于固體B能與足量稀硫酸反應后可得到銅粉，可確定固體B為銅粉與鋅粉的混合物，而固體C為鐵粉；
故答案為：Zn；過濾；燒杯；漏斗；玻璃棒；硫酸鋅；Fe；
（2）過量的鋅粉與混合溶液中的硫酸銅反應，可置換出銅同時生成硫酸鋅；與混合溶液中的硫酸亞鐵反應，可置換出鐵同時生成硫酸鋅；銅粉與鋅粉的混合物中的鋅粉能與稀硫酸發生置換反應生成硫酸鋅和氫氣；故答案為：Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu；Zn+FeSO₄=ZnSO₄+Fe；Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
（3）要證明稀硫酸過量，可以向得到的濾液E中加入鋅粉，有氣泡產生，則說明硫酸已經過量，故填：向得到的濾液E中加入鋅粉，有氣泡產生，則說明硫酸已經過量．

點評 根據金屬的活動性，排在氫前面的金屬都可把酸中的氫置換出來而得到氫氣；活動性強的金屬可把活動性弱的金屬從其鹽溶液中置換出來．