Question

7．有一种工业废水，其中含有大量的硫酸亚铁，少量的硫酸铜以及污泥．某同学设计了一个既经济又合理的方法回收铜和硫酸亚铁晶体．方案流程如下：

查阅资料得知硫酸亚铁晶体化学式为：FeSO₄•7H₂O，该物质受热易失去结晶水．请回答：
（1）步骤①②③中最后都需进行的实验操作是过滤；
（2）步骤②中需加入的物质是铁粉，发生反应的化学方程式是Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，固体的成分是Fe和Cu；
（3）步骤③中需加入稀硫酸，发生反应的化学方程式是Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（4）步骤④的操作是蒸发．

Answer 1

分析 根据过滤分离不溶性固体与液体，将废水中的污泥与溶液用过滤法分离，得溶液1中含有硫酸铜和硫酸亚铁，加入过量的铁将硫酸铜中的铜全部置换出来，过滤得到铜和铁的混合物和滤液硫酸亚铁，然后在固体混合物中加入适量硫酸与铁反应生成硫酸亚铁溶液，最后将硫酸亚铁溶液蒸发结晶即得硫酸亚铁晶体进行分析．

解答 解：（1）步骤①是将污泥与溶液分离，所以可用过滤，步骤②③都将固液分离，所以可用过滤；
（2）要将硫酸铜与硫酸亚铁的混合溶液中回收铜，同时得到硫酸亚铁溶液，只能加入过量的铁置换硫酸铜溶液中的铜，化学方程式为：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，因此经过步骤②之后得到的固体中含有生成的铜和剩余的铁；
（3）步骤③中加入适量稀硫酸与铁反应生成硫酸亚铁，化学方程式为：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（4）将溶液2和3合在一起进行蒸发结晶即可得到硫酸亚铁晶体．
故答案为：（1）过滤
（2）铁粉     Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu     Fe和Cu
（3）Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
（4）蒸发．

点评 从废水中回收金属一般步骤先加入一种廉价金属置换出另一种金属，然后过滤，将过量金属除去即可．