Question

14．某校化学实验室废液桶中收集了溶有大量FeSO₄、CuSO₄的废液，此外还有一些不溶性杂质，若废液直接排放到下水道不仅造成重金属污染，而且造成浪费，该校化学兴趣小组同学设计了如下废液处理方案，请回答有关问题：

（1）废液在加入金属X前需进行过滤，目的是将其中的不溶性杂质除去；
（2）金属X是铁，其加入废液后发生反应的化学方程式为Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；溶液Y是稀硫酸，利用其除去铜中杂质，有关反应的化学方程式为Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．

Answer 1

分析 废液中回收硫酸亚铁晶体和铜，所以加入的过量金属X是铁，过滤后得到的固体属于置换出来的铜和过量的铁，滤液是硫酸亚铁，铁和铜的混合物中，铜和酸不反应，铁和酸反应，所以加入硫酸可将铁变为硫酸亚铁，把铜分离出来；再将硫酸亚铁溶液蒸发结晶，得到硫酸亚铁，分析实验方案，明确回收原理及操作方法，完成实验的反应原理、所需仪器及过滤与结晶的操作．

解答 解：（1）废液在加入金属X前需进行过滤，目的是将其中的不溶性杂质除去；
（2）为回收废液中的Cu²⁺需加入铜前面的金属进行置换，但要得到较为纯净FeSO₄的溶液，只能向废液中加入过量的铁粉与硫酸铜发生置换反应，生成物中只有硫酸亚铁，化学方程式为：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，铜排在氢后面，不与酸反应，而铁排在氢前面，与酸反应，因此为除去混在铜粉里的铁粉并且得到FeSO₄溶液，把金属混合物放入足量的稀硫酸中并过滤，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，化学方程式为：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．
故答案为：（1）不溶性杂质；
（2）铁，Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，稀硫酸，Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．

点评 金属活动顺序表是解决与金属相关变化的重要工具，表中H元素为标志性参考元素，H之前为活泼金属，H之后金属性质不活泼．