Question

12．電纜生產過程中產生了一定量的含銅廢料．化學興趣小組利用稀硫酸和鐵粉分離回收銅，并獲得硫酸亞鐵晶體．先將含銅廢料粉碎，再按如下設計方案處理：

查閱資料得知：（1）在通入空氣并加熱的條件下，銅可與稀硫酸反應轉化為硫酸銅．反應的化學方程式：2Cu+2H₂SO₄+O₂$\stackrel{△}{→}$2CuSO₄+2H₂O．（2）硫酸亞鐵晶體的溶解度隨著溫度升高而增大（在一定溫度范圍內）．
（1）寫出鐵與硫酸銅溶液反應的化學方程式Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄；
（2）藍色溶液A中溶質的成分是H₂SO₄、CuSO₄（填化學式）；
（3）該方案中應該加入略過量的鐵粉，過量的目的是使CuSO₄、H₂SO₄完全反應；從固體C中獲得純凈的銅，操作（Ⅱ）的具體處理方法是過濾→洗滌沉淀→干燥；
（4）淺綠色溶液B經一系列操作[操作（Ⅰ）]可得硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•7H₂O），該系列操作的順序為c→a→b（用編號a、b、c表示）→洗滌干燥．
a．冷卻結晶           b．過濾            c．加熱濃縮．

Answer 1

分析 （1）根據鐵與硫酸銅的反應書寫方程式；
（2）根據銅與氧氣反應生成氧化銅，氧化銅與硫酸反應生成硫酸銅和水，根據藍色溶液中加入鐵有氣體產生，說明藍色溶液中含有過量的硫酸；
③根據鐵能與硫酸銅和硫酸反應考慮；根據固體C中可能含有鐵所以先用硫酸清洗，再用水沖洗，干燥；
④根據從硫酸亞鐵溶液中析出晶體的方法考慮．

解答 解：（1）鐵與硫酸銅溶液反應的反應物是鐵和硫酸銅，反應的方程式是：CuSO₄+Fe═Cu+FeSO₄；
②銅與氧氣反應生成氧化銅，氧化銅與硫酸反應生成硫酸銅和水，所以藍色溶液中的溶質中含有硫酸銅，根據藍色溶液中加入鐵有氣體產生，說明藍色溶液中含有過量的硫酸，所以藍色溶液A中溶質的成分是H₂SO₄、CuSO₄；
（3）加入鐵粉是利用鐵與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵，將銅置換出來，得到硫酸亞鐵，鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，也是獲得硫酸亞鐵，所以加入略過量的鐵粉，過量的目的是使CuSO₄、H₂SO₄完全反應；固體C中可能含有鐵所以先用硫酸清洗把鐵除掉，再用水沖洗，最后進行干燥就能得到銅了，所以操作（Ⅱ）的具體處理方法是過濾→洗滌沉淀→干燥；
（4）從硫酸亞鐵溶液中析出晶體的方法是現將溶液加熱濃縮，再降溫冷卻會析出晶體，再進行過濾即可．
故答為：（1）Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄；（2）H₂SO₄、CuSO₄；（3）使CuSO₄、H₂SO₄完全反應；過濾→洗滌沉淀→干燥；（4）c→a→b．

點評 解答本題關鍵是要知道置換銅必須用鐵，因為還要得到硫酸亞鐵，為了反應充足加入的試劑要過量，再利用鐵能與硫酸反應，銅不能與硫酸反應將銅和鐵分開．