Question

3．有一種工業(yè)廢水，其中含有大量的硫酸亞鐵、少量硫酸銅和污泥．某同學設計了一個既經濟又合理的實驗方案，制備硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•7H₂O）并回收銅．方案流程如下：

【查閱資料】FeSO₄•7H₂O受熱易分解．
回答下列問題：
（1）步驟①中需采用是實驗操作是過濾（填操作名稱），用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗和玻璃捧．
（2）步驟②中需加入過量的鐵目的是使充分反應．
（3）步驟③中需加入適量的物質是H₂SO₄（或稀硫酸），發(fā)生反應的化學方程式是Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑屬于基本類型是置換反應．
（4）步驟④的操作是蒸發(fā)濃縮、降溫結晶等，其中降溫結晶溫度需控制在50⁰C以下的原因是FeSO₄•7H₂O受熱易分解．
（5）請計算處理含有硫酸銅1%的污水1.6噸，至少需要加入鐵的質量是多少？
（Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu）  寫出計算過程．

Answer 1

分析 過濾分離不溶性固體與液體，將廢水中的污泥與溶液用過濾法分離，得溶液1中含有硫酸銅和硫酸亞鐵，加入過量的鐵將硫酸銅中的銅全部置換出來，過濾得到銅和鐵的混合物和濾液硫酸亞鐵，然后在固體混合物中加入適量硫酸與鐵反應生成硫酸亞鐵溶液，最后將硫酸亞鐵溶液冷卻結晶即得硫酸亞鐵晶體．結合題干信息來解答．利用化學方程式進行計算．

解答 解：（1）步驟①是分離固體與液體的方法，是過濾；過濾操作中用到的玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒；
故填：過濾；玻璃捧；
（2）要將硫酸銅與硫酸亞鐵的混合溶液中回收銅，同時得到硫酸亞鐵溶液，只能加入過量的鐵置換硫酸銅溶液中的銅；
故填：使充分反應；
（3）鐵與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵，因此經過步驟②之后得到的固體中含有生成的銅和剩余的鐵，加入適量稀硫酸與鐵反應生成硫酸亞鐵；是由一種單質與一種化合物反應生成新的單質與新的化合物，屬于置換反應；
故填：H₂SO₄（或稀硫酸）；Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；置換反應；
（4）因為FeSO₄•7H₂O受熱易分解，所以要控制溫度，故填：FeSO₄•7H₂O受熱易分解；
（5）解：設至少需要加入鐵的質量為x，則
Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
56  160
x   1.6t×1%
$\frac{56}{160}=\frac{x}{1.6t×1%}$
x=0.56t
答：至少需要加入鐵的質量為0.56t．

點評 從廢水中回收金屬一般步驟先加入一種廉價金屬置換出另一種金屬，然后過濾，將過量金屬除去即可．還考查有關化學方程式的計算，難度較大．