Question

3．安徽蕪湖無為 縣電纜全國有名，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）步驟中分離得到藍色溶液A的操作M名稱是過濾；
（2）藍色溶液A中溶質的成分是CuSO₄、H₂SO₄（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）的具體處理方法是將所得固體C用稀硫酸酸洗后過濾再洗滌、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cab（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 根據給出的轉化關系對應的過程分析每個對應的問題，或者直接分析每個問題，從給出的信息中找對應的信息．

解答 解：
（1）由于步驟中分離得到藍色溶液A的操作M是得到藍色溶液和濾渣（濾渣，過濾得到才叫濾渣），所以為過濾（或者是固體和液體分離操作為過濾），所以操作名稱是過濾；
（2）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，且為使銅完全反應，加入的稀硫酸是過量的，所以藍色溶液A中溶質的成分是生成的硫酸銅和剩余的硫酸，對應的化學式為CuSO₄、H₂SO₄；
（3）藍色溶液中有生成的硫酸銅和剩余的硫酸，而實驗目的是回收銅和制備硫酸亞鐵，所以應該將銅完全轉化為單質，同時除去硫酸，所以為將兩者完全除去（所以加入的藥品要過量）且不引入新的雜質（所以加入的是鐵），所以應該加入過量的鐵．所以鐵過量的目的是使CuSO₄、H₂SO₄完全反應（說法合理即可）；得到的固體C是生成的銅和剩余的鐵，而實驗目的是得到銅和硫酸亞鐵，所以需要加入稀硫酸將鐵轉化硫酸亞鐵然后過濾洗滌干燥得到純凈的銅．所以從固體C中獲得純凈的銅，操作（Ⅱ）的具體處理方法是 將所得固體C用稀硫酸酸洗后過濾再洗滌、干燥；
（4）由于“硫酸亞鐵晶體的溶解度隨著溫度升高而增大“和最后得到是硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•7H₂O），是帶結晶水的化合物，所以整個得到晶體的過程溫度不能高，且不能直接蒸干得到固體，所以給定的三步操作的順序是加熱濃縮、冷卻結晶、過濾然后進一步用冷水洗滌或者是硫酸亞鐵的飽和溶液進行洗滌干燥．所以淺綠色溶液B是經一系列 操作[操作（Ⅰ）]可得硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•7H₂O），該系列操作的順序為 cab、洗滌干燥．
故答案為：
（1）過濾；②CuSO₄、H₂SO₄；③使CuSO₄、H₂SO₄完全反應；將所得固體C用稀硫酸酸洗后過濾再洗滌、干燥；④c→a→b

點評 讀圖，從中獲得解答題目所需的信息，所以在解答題目時先看解答的問題是什么，然后帶著問題去讀給出的圖進而去尋找解答有用的信息，這樣提高了信息撲捉的有效性．解答的問題實際上與復雜的轉化圖相比，其實很簡單很基礎，或者可以說轉化圖提供的是情境，考查基本知識．