20.某工廠的工業(yè)廢水中含有大量的FeSO4,較多的CuSO4和少量Na2SO4.為了減少污染并變廢為寶,工廠計(jì)劃從該廢水中回收硫酸亞鐵和金屬銅.請(qǐng)根據(jù)下列流程圖,完成回收硫酸亞鐵和銅的實(shí)驗(yàn)方案.(可供選擇的試劑為鐵粉、稀H2SO4、NaOH溶液等試劑)

(1)操作Ⅰ的名稱為過(guò)濾,所需要的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯;
(2)固體A的成分為Fe、Cu,溶液B中含有的離子有Fe2+、Na+、SO42-
(3)加入試劑C的目的是將Cu2+全部轉(zhuǎn)化為Cu,以便回收銅單質(zhì),發(fā)生的化學(xué)方程式為Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;
(4)加入的試劑D為稀硫酸,發(fā)生的離子方程式為2H++Fe=Fe2++H2↑;
(5)操作Ⅲ為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥.

分析 先向工業(yè)廢水中加過(guò)量鐵,將銅全部置換出來(lái),過(guò)濾得到固體A,其成分是銅和過(guò)量的鐵,溶液B中含F(xiàn)eSO4和少量Na2SO4;向固體A中加入過(guò)量稀H2SO4,只有鐵溶解,過(guò)濾得到固體E(銅),實(shí)現(xiàn)了回收金屬銅,溶液F含F(xiàn)eSO4、H2SO4;最后溶液B和F合一塊,進(jìn)行蒸發(fā),濃縮,冷卻結(jié)晶,過(guò)濾,就得到FeSO4•7H2O,回收硫酸亞鐵,以此解答該題.
(1)操作Ⅰ為過(guò)濾,用于分離固體和液體,用到的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯;
(2)加入過(guò)量的鐵,鐵與硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅,過(guò)濾得到固體A,其成分是銅和過(guò)量的鐵,溶液B中含F(xiàn)eSO4和少量Na2SO4;
(3)加過(guò)量鐵,將Cu2+全部轉(zhuǎn)化為Cu,以便回收銅單質(zhì);
(4)固體A的成分是銅和過(guò)量的鐵,向固體A中加入過(guò)量D為稀H2SO4,目的是將鐵溶解,把銅和鐵分開(kāi);
(5)從溶液B和溶液F中得到FeSO4.7H2O晶體的操作為:蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥.

解答 解:先向工業(yè)廢水中加過(guò)量鐵,將銅全部置換出來(lái),過(guò)濾得到固體A,其成分是銅和過(guò)量的鐵,溶液B中含F(xiàn)eSO4和少量Na2SO4;向固體A中加入過(guò)量稀H2SO4,只有鐵溶解,過(guò)濾得到固體E(銅),實(shí)現(xiàn)了回收金屬銅,溶液F含F(xiàn)eSO4、H2SO4;最后溶液B和F合一塊,進(jìn)行蒸發(fā),濃縮,冷卻結(jié)晶,過(guò)濾,就得到FeSO4•7H2O,回收硫酸亞鐵,
(1)操作Ⅰ為過(guò)濾,用于分離固體和液體,用到的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯,
故答案為:過(guò)濾;漏斗、玻璃棒、燒杯; 
(2)加入過(guò)量的鐵,鐵與硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅,過(guò)濾得到固體A,其成分是銅和過(guò)量的鐵,溶液B中含F(xiàn)eSO4和少量Na2SO4,則溶液B中含有的離子有:Fe2+、Na+、SO42-,
故答案為:Fe、Cu;Fe2+、Na+、SO42-
(3)加過(guò)量鐵,將Cu2+全部轉(zhuǎn)化為Cu,以便回收銅單質(zhì),發(fā)生的化學(xué)方程式為:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,
故答案為:將Cu2+全部轉(zhuǎn)化為Cu,以便回收銅單質(zhì);Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;
(4)固體A的成分是銅和過(guò)量的鐵,向固體A中加入過(guò)量D為稀H2SO4,目的是將鐵溶解,把銅和鐵分開(kāi),發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:2H++Fe=Fe2++H2↑,
故答案為:稀硫酸;2H++Fe=Fe2++H2↑;
(5)從溶液B和溶液F中得到FeSO4.7H2O晶體的操作為:蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥,
故答案為:蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了無(wú)機(jī)物推斷及物質(zhì)的分離、提純,為高頻考點(diǎn),側(cè)重于學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾,根?jù)物質(zhì)的性質(zhì)、物質(zhì)之間的反應(yīng)來(lái)分析解答,難度不大,解答本題時(shí)要注意混合物的分離要考慮為徹底分開(kāi)而加入過(guò)量試劑.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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完成下列表格(注明單位):

微粒

摩爾質(zhì)量

質(zhì)量

物質(zhì)的量

微粒數(shù)

O

16g/mol

16g

N2

0.5mol

Cu

64g/mol

2NA

H2SO4

1.5NA

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