Question

【题目】某工厂的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，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溶液等试剂）

（1）操作a的名称为___，所需要的玻璃仪器除烧杯外还需要___。

（2）固体E的成分为___，加入试剂④时发生的化学方程式为___。

（3）加入试剂①的目的是___。

（4）从溶液D和溶液G中得到FeSO4·7H2O晶体的操作为蒸发浓缩、___、___、洗涤、干燥。

（5）若废水中硫酸亚铁、硫酸铜和硫酸钠组成的混合溶液，其中c(Cu2＋)＝0.1mol/L，c(Fe2＋)＝0.4mol/L，c(SO42-)＝0.6 mol/L，已知氢离子浓度忽略不计，则c(Na＋)为___。

Answer 1

【答案】过滤 漏斗、玻璃棒 Fe、Cu Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 将溶液中的Fe2+和Cu2+转化为沉淀，便于与含有Na+的溶液分离 冷却结晶 过滤 0.2mol/L

【解析】

工业废水中先加入过量氢氧化钠溶液，过滤得到Cu(OH)2，Fe(OH)2沉淀，滤液是Na2SO4、NaOH溶液，在Cu(OH)2，Fe(OH)2中加过量稀H2SO4，溶液C的成分为CuSO4，FeSO4、H2SO4；在溶液中加过量铁，过滤出Fe、Cu，滤液D是FeSO4，在固体E中加过量稀H2SO4，过滤出Cu，实现了回收金属铜，滤液G是FeSO4、H2SO4，最后溶液合一块，进行蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤、干燥得到FeSO47H2O，回收硫酸亚铁，据此解答该题。

（1）操作a为过滤，用于分离固体和液体，过滤得到Cu(OH)2，Fe(OH)2沉淀，用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯；

故答案为：过滤；漏斗、玻璃棒；

（2）固体E的成分为Fe、Cu，可加入硫酸，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁，过滤出Cu，实现回收金属铜，反应的化学方程式为Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；

故答案为：Fe、Cu；Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；

（3）试剂①应为氢氧化钠，可将溶液中的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）从溶液D和溶液G中得到FeSO4·7H2O晶体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

故答案为：冷却结晶；过滤；

（5）溶液呈电中性，根据电荷守恒可知，2c(Cu2＋)+2c(Fe2＋)+c(Na＋)=2c(SO42-)，c(Na＋)= 2×0.6 mol/L-2×0.1mol/L-2×0.4mol/L=0.2mol/L；

故答案为：0.2mol/L。