Question

15．某工廠的工業廢水中含有大量的FeSO₄、較多的Cu²⁺和少量的Na⁺．為了減少污染并變廢為寶，工廠計劃從廢水中回收硫酸亞鐵和金屬銅．請根據流程圖回答下列問題，完成回收的簡單實驗方案．

（1）操作a的名稱為過濾．
（2）加入的甲、乙物質分別為c、b．
a．濃H₂SO₄      b．稀H₂SO₄      c．Fe粉      d．稀HCl
（3）操作c過程中用到的儀器是bcd．
a．坩堝      b．蒸發皿       c．玻璃棒       d．酒精燈
（4）Fe²⁺具有較強的還原性，易變質，檢驗產品FeSO₄?7H₂O變質的方法是取少量固體溶解于試管中，加入適量KSCN溶液，溶液變為血紅色則產品變質．
（5）為方便處理廢液，檢測人員取廢水樣10mL，做相應如圖流程處理．加入加入甲物質質量為4.2g，最終得到FeSO₄?7H₂O27.8g（不考慮處理過程中的損失），則原試樣中c（Fe²⁺）=2.5mol•L^-1．

Answer 1

分析 工業廢水中含大量硫酸亞鐵、Cu²⁺和少量的Na⁺，從該廢水中回收硫酸亞鐵和金屬銅，先加過量鐵，鐵在金屬活動順序表中排在銅的前面，所以鐵粉把銅置換出來，結合流程可知，操作a為過濾，過濾出Cu，Fe，濾液是FeSO₄，Cu、Fe中加入H₂SO₄，鐵與硫酸反應，銅不反應，操作b為過濾，得到Cu，濾液中主要含FeSO₄，操作c為蒸發、濃縮、結晶、過濾，可得到FeSO₄.7H₂O，以此來解答．

解答 解：工業廢水中含大量硫酸亞鐵、Cu²⁺和少量的Na⁺，從該廢水中回收硫酸亞鐵和金屬銅，先加過量鐵，鐵在金屬活動順序表中排在銅的前面，所以鐵粉把銅置換出來，結合流程可知，操作a為過濾，過濾出Cu，Fe，濾液是FeSO₄，Cu、Fe中加入H₂SO₄，鐵與硫酸反應，銅不反應，操作b為過濾，得到Cu，濾液中主要含FeSO₄，操作c為蒸發、濃縮、結晶、過濾，可得到FeSO₄.7H₂O，
（1）由以上分析可知操作a為過濾，故答案為：過濾；
（2）加入甲為鐵粉，乙為稀硫酸，故答案為：c、b；
（3）c為蒸發，用到的儀器有蒸發皿、玻璃棒以及酒精燈，故答案為：b c d；
（4）FeSO₄?7H₂O變質可生成鐵離子，可加入KSCN檢驗，方法為取少量固體溶解于試管中，加入適量 KSCN 溶液，溶液變為血紅色則產品變質，
故答案為：取少量固體溶解于試管中，加入適量 KSCN 溶液，溶液變為血紅色則產品變質；
（5）最終得到FeSO₄?7H₂O27.8g，則n（FeSO₄?7H₂O）=$\frac{27.8g}{278g/mol}$=0.1mol，加入甲物質質量為4.2g，可知n（Fe）=$\frac{4.2g}{56g/mol}$=0.075mol，
則原試樣中c（Fe²⁺）=$\frac{0.1mol-0.075mol}{0.01L}$=2.5mo l•L^-1，
故答案為：2.5mo l•L^-1．

點評 本題考查回收硫酸亞鐵和銅的實方案設計，側重于學生的分析、實驗和計算能力的考查，題目難度中等，注意根據物質的性質選擇分離提純的方法，特別是過濾和蒸發結晶操作，注意把握所使用儀器和操作步驟．