Question

4．某工业废水中含有大量的FeSO₄，较多的CuSO₄和少量Na₂SO₄．为了减少污染并变废为宝，工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜．请根据下列流程图（如图1），完成回收硫酸亚铁和铜的实验方案．（可供选择的试剂为铁粉、稀H₂SO₄、NaOH溶液）

（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所需玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯．
（2）固体E的成分为Fe和Cu，加入的试剂c为稀硫酸．
（3）加入试剂a的目的是将溶液中的Fe²⁺和Cu²⁺转化为沉淀，便于与含有Na⁺的溶液分离．
（4）操作IV得到FeSO₄•7H₂O晶体的操作为蒸发浓缩、降温（冷却）结晶、过滤、洗涤、干燥．
（5）实验室用上述实验获得的硫酸亚铁晶体配制500mL 0.40mol/L FeSO₄溶液．
①配制溶液时，进行如下操作：a．定容；b．计算；c．溶解；d．摇匀；e．转移；f．洗涤；j．称量．按照操作顺序依次为bjcefad（填序号）．
②某同学转移溶液的操作如图2所示，图中仪器的名称是烧杯和500mL容量瓶，该同学操作中的错误是未用玻璃棒引流．

Answer 1

分析 工业废水中含有大量的FeSO₄，较多的CuSO₄和少量Na₂SO₄，从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜，结合流程可知，试剂a为NaOH溶液，操作I为过滤，则B中主要含有硫酸钠，C中含有氢氧化铜和氢氧化亚铁或氢氧化铁，加入稀H₂SO₄，溶液D为硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸铁的混合物，加入过量的铁粉，操作Ⅱ为过滤，得到E为Cu、Fe，溶液F中主要含FeSO₄，Cu、Fe与试剂c为稀硫酸，得固体F为Cu，溶液G中含有FeSO₄，从硫酸亚铁溶液中获得晶体，操作Ⅳ为蒸发、浓缩、结晶、过滤，可得到FeSO₄.7H₂O，以此来解答．

解答 解：工业废水中含有大量的FeSO₄，较多的CuSO₄和少量Na₂SO₄，从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜，结合流程可知，试剂a为NaOH溶液，操作I为过滤，则B中主要含有硫酸钠，C中含有氢氧化铜和氢氧化亚铁或氢氧化铁，加入稀H₂SO₄，溶液D为硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸铁的混合物，加入过量的铁粉，操作Ⅱ为过滤，得到E为Cu、Fe，溶液F中主要含FeSO₄，Cu、Fe与试剂c为稀硫酸，得固体F为Cu，溶液G中含有FeSO₄，从硫酸亚铁溶液中获得晶体，操作Ⅳ为蒸发、浓缩、结晶、过滤，可得到FeSO₄.7H₂O，
（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为过滤，所需玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯，故答案为：漏斗、玻璃棒、烧杯；   
（2）根据上面的分析可知，固体E的成分为 Fe和Cu，加入的试剂c为稀硫酸，故答案为：Fe和Cu；稀硫酸；
（3）试剂a为NaOH溶液，加入试剂a的目的是将溶液中的Fe²⁺和Cu²⁺转化为沉淀，便于与含有Na⁺的溶液分离，
故答案为：将溶液中的Fe²⁺和Cu²⁺转化为沉淀，便于与含有Na⁺的溶液分离；
（4）根据上面的分析可知，操作IV为蒸发浓缩、降温（冷却）结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：降温（冷却）结晶；
（5）①配制500mL 0.40mol/L FeSO₄溶液溶液时，进行的操作为计算、称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀，所以操作顺序依次为 bjcefad，
故答案为：bjcefad；
②根据装置图可知，图中仪器的名称是烧杯和  500mL容量瓶，向容量瓶中转移溶液时应用玻璃棒引流，故答案为：500mL容量瓶；未用玻璃棒引流．

点评 本题考查混合物的分离、提纯，侧重分离流程和废水处理的考查，把握流程中发生的化学反应及分离方法为解答的关键，注重基础知识的考查，题目难度不大．