Question

【题目】安徽芜湖无为县电缆全国有名，电缆生产过程中产生了一定量的含铜废料。化学兴趣小组利用稀硫酸和铁粉分离回收铜，并获得硫酸亚铁晶体。先将含铜废料粉碎，再按如下设计方案处理：

查阅资料得知：①在通入空气并加热的条件下，铜可与稀硫酸反应转化为硫酸铜。反应的化学方程式：2Cu+2H2SO4+O2 2CuSO4+2H2O．
②硫酸亚铁晶体的溶解度随着温度升高而增大(在一定温度范围内)。
（1）步骤中分离得到蓝色溶液A的操作M名称是；
（2）蓝色溶液A中溶质的成分是(填化学式)；
（3）该方案中应该加入略过量的铁粉，过量的目的是；从固体C中获得纯净的铜，操作(Ⅱ)的具体处理方法是；
（4）浅绿色溶液B经一系列操作[操作(Ⅰ)]可得硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)，该系列操作的顺序为(用编号a、b、c表示)→洗涤干燥。
a.冷却结晶 b.过滤 c.加热浓缩

Answer 1

【答案】
（1）过滤
（2）CuSO4、H2SO4
（3）使CuSO4、H2SO4完全反应或将Cu完全置换出来；将所得固体C用稀硫酸酸洗后过滤再洗涤、干燥
（4）c→a→b
【解析】（1）步骤中分离得到蓝色溶液A的操作M名称是：过滤；
（2）铜可与稀硫酸反应转化为硫酸铜，反应的化学方程式：2Cu+2H2SO4+O22CuSO4+2H2O，且为使铜完全反应，加入的稀硫酸是过量的，所以蓝色溶液A中溶质的成分是生成的硫酸铜和剩余的硫酸，对应的化学式为CuSO4、H2SO4；
（3）加入铁粉是利用铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，将铜置换出来，得到硫酸亚铁。铁与硫酸反应，生成硫酸亚铁和氢气，也是获得硫酸亚铁。所以加入略过量的铁粉，过量的目的是使CuSO4、H2SO4完全反应；固体C中可能含有铁，所以用硫酸清洗，把铁除掉，再用水冲洗，最后进行干燥，就得到铜。故填：使CuSO4、H2SO4完全反应或将Cu完全置换出来 将所得固体C用稀硫酸酸洗后过滤再洗涤、干燥；
（4）从硫酸亚铁溶液中析出晶体的方法是先将溶液加热浓缩，再降温冷却析出晶体，再进行过滤.
故答案为：（1）过滤；（2）CuSO4、H2SO4；（3）使CuSO4、H2SO4完全反应或将Cu完全置换出来；将所得固体C用稀硫酸酸洗后过滤再洗涤、干燥；（4）c→a→b.（1）步骤中分离得到蓝色溶液的同时得到了滤渣，属于固液分离的操作；
（2）铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜和水，蓝色溶液中加入铁有气体产生，说明蓝色溶液中含有过量的硫酸；
（3）蓝色溶液中有生成的硫酸铜和剩余的硫酸，而实验目的是回收铜和制备硫酸亚铁，所以应该将铜完全转化为单质，同时除去硫酸，所以为将两者完全除去（所以加入的药品要过量）且不引入新的杂质（所以加入的是铁），所以应该加入过量的铁；
（4）由于“硫酸亚铁晶体的溶解度随着温度升高而增大“和最后得到是硫酸亚铁晶体（FeSO47H2O），是带结晶水的化合物，所以整个得到晶体的过程温度不能高，且不能直接蒸干得到固体，所以给定的三步操作的顺序是加热浓缩、冷却结晶、过滤然后进一步用冷水洗涤或者是硫酸亚铁的饱和溶液进行洗涤干燥．