Question

有一种工业废水，含有大量的ZnSO₄和少量CuSO₄以及污泥。兴趣小组的同学想从中回收金属铜和硫酸锌晶体，他们设计了如下方案：

（1）操作a、b的名称是         ，其目的是除去溶液中          。步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式为                                     。
（2）甲同学提出X可用金属铁，乙同学认为X可用金属锌，你认为     （填“甲”或“乙”）同学的意见是正确的，理由是                                      。步骤Ⅰ中加入过量的金属X的目的是                                                。
（3）若溶液1和溶液2中溶质ZnSO₄的质量分数分别表示为a、b，则a、b的大小关系是__________；溶液3中的溶质是                   （填化学式）。

Answer 1

（1）过滤    难溶性固体    H₂SO₄ + Zn →H₂↑+ ZnSO₄   
（2）乙  金属铁会与硫酸反应生成FeSO₄引入新的杂质    保证将溶液里CuSO₄中Cu完全置换出来
（3）a < b       ZnSO₄ 和H₂SO₄

试题分析：此题属于框图式兼叙述型的物质制备题，解题时应根据已知物质和所需要得到的物质，找寻它们之间的特点，再结合实验过程加以分析，此题工业废水，含有大量的ZnSO₄和少量CuSO₄以及污泥从中回收金属铜和硫酸锌晶体，所以步骤Ⅰ加入过量的金属x应是锌，经过滤后，得到的固体既有反应生成的铜，也有过量的锌，所以步骤Ⅱ加入过量的稀硫酸，是固体中的锌与稀硫酸反应，
（1）过滤是将不溶性固体与液体分离的方法，故操作a、b的名称是：过滤，其目的是除去溶液中难溶性固体，步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式为：H₂SO₄ + Zn →H₂↑+ ZnSO₄
（2）乙同学同学的意见是正确的，理由是：金属铁会与硫酸反应生成FeSO₄引入新的杂质，步骤Ⅰ中加入过量的金属X的目的是：保证将溶液里CuSO₄中Cu完全置换出来
（3）溶液1只发生了一个反应：CuSO₄ + Zn →Cu+ ZnSO₄，生成了ZnSO₄，得到溶液2，溶液1和溶液2中溶质ZnSO₄的质量分数分别表示为a、b，则a、b的大小关系是：a < b，溶液3中的溶质是：除了原溶液中的ZnSO₄，还有过量的硫酸，所以溶液3中的溶质是：ZnSO₄ 和H₂SO₄