Question

某废液中含有硫酸锌、硫酸镍（NiSO₄）、硫酸铜和硫酸，初三化学兴趣小组欲从中回收铜和硫酸锌晶体，同学们设计了如图实验方案，请你协助完成方案：
友情提示：金属活动性由强到弱的顺序为Zn、Ni、Cu．
（1）实验操作Ⅰ和Ⅱ都要用到的玻璃仪器是

 

．
（2）X是

 

，M是

 

，固体Y中含有

 

．
（3）写出X与废水中的物质发生反应的其中一个化学方程式

 

．

Answer 1

考点：金属的化学性质,过滤的原理、方法及其应用,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：金属与金属材料

分析：从①由题目中图可以看出：加入足量的金属X后获得的是固体Y和硫酸锌溶液，由于实验目的是回收铜和硫酸锌晶体，加入的金属X须能把铜从硫酸铜中置换出来，且不能加入新的杂质，把以金属X是锌，加入足量的锌后，由于金属活动性由强到弱的顺序为Zn、Ni、H、Cu．则锌可以和硫酸镍反应生成金属镍和硫酸锌，反应的化学方程式为：Zn+NiSO₄=ZnSO₄+Ni；锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，反应的化学方程式为：Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu；锌可和硫酸反应生成硫酸锌和氢气，其反应的化学方程式为：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
②由于铜和镍是固体，则把母液中的铜和镍分离出来的方法是过滤，滤液中的物质是硫酸锌，通过蒸发水分可得硫酸锌晶体；
③由于固体Y中含有铜和镍，而题目要求是回收铜，故要除去混合物中的Ni，由题目中的“友情提示”可知Ni的活动性比铜强，可加入足量的硫酸铜溶液除去混合物中的Ni．
去分析解答．

解答：解：①由题目中图可以看出：加入足量的金属X后获得的是固体Y和硫酸锌溶液，由于实验目的是回收铜和硫酸锌晶体，加入的金属X须能把铜从硫酸铜中置换出来，且不能加入新的杂质，所以金属X是锌，加入足量的锌后，由于金属活动性由强到弱的顺序为Zn、Ni、H、Cu．则锌可以和硫酸镍反应生成金属镍和硫酸锌，反应的化学方程式为：Zn+NiSO₄=ZnSO₄+Ni；锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，反应的化学方程式为：Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu；锌可和硫酸反应生成硫酸锌和氢气，其反应的化学方程式为：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
②由于铜和镍是固体，则把母液中的铜和镍分离出来的方法是过滤，滤液中的物质是硫酸锌，通过蒸发水分可得硫酸锌晶体；
③由于固体Y中含有铜和镍，而题目要求是回收铜，故要除去混合物中的Ni，由题目中的“友情提示”可知Ni的活动性比铜强，可加入足量的硫酸铜溶液除去混合物中的Ni．
（1）由上面的分析可知实验操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是蒸发，二者都要用到的玻璃仪器是玻璃棒；故答案为：玻璃棒
（2）由上面的分析可知X是锌，M是硫酸铜，固体Y中含有Ni、Cu；故答案为：Zn      硫酸铜          Ni、Cu；
（3）由上面的分析可知：发生的反应有：锌可以和硫酸镍反应生成金属镍和硫酸锌，反应的化学方程式为：Zn+NiSO₄=ZnSO₄+Ni；锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，反应的化学方程式为：Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu；锌可和硫酸反应生成硫酸锌和氢气，其反应的化学方程式为：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
故答案为：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑（或Zn+NiSO₄=ZnSO₄+Ni或Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu ）．

点评：熟记并知道金属活动顺序表的用途，并会运用金属活动顺序表解决实际的问题．