Question

12．某處工業(yè)廢水，其中含有大量的氯化亞鐵，少量的銅離子以及污泥．設(shè)計了一個既經(jīng)濟又合理的方法回收銅和氯化亞鐵晶體．方案流程如圖：

回答下列問題：
（1）步驟②中：需加入的物質(zhì)是鐵，分離所得混合物的方法是過濾；發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu．
（2）步驟③中：需加入的物質(zhì)是稀硫酸，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（3）某同學(xué)認(rèn)為經(jīng)過步驟②后所得固體就是純凈的銅，不需要進行步驟③，你認(rèn)為是否合理？不合理，理由是因為要使Cu²⁺完全置換出來，必須加入過量的鐵．
（4）步驟④的操作是蒸發(fā)，溶液2和溶液3為什么要混合？兩種濾液中都含有硫酸亞鐵，可得到更多的硫酸亞鐵，綜合利用．

Answer 1

分析 （1）此過程是對銅的分離，為了不引入新的雜質(zhì)此處應(yīng)放金屬鐵，由于是溶液與銅的分離故可采用過濾的方法完成；
（2）由于固體中含有銅與過量的鐵，所以要得到純凈的銅應(yīng)該消耗掉金屬鐵，加稀硫酸可使鐵被消耗；
（3）不加稀硫酸時鐵粉無法除掉，此處過量的鐵粉是必須要加的，因為只有②中加入過量的鐵粉才能使銅能被徹底置換出來；
（4）從溶液中得到硫酸亞鐵可采用蒸發(fā)溶劑的方法進行，溶液2、3中都含有硫酸亞鐵為綜合利用應(yīng)該使其混合．

解答 解：（1）此過程是置換出銅的過程，為了在不引入新的雜質(zhì)的前提下用金屬鐵置換較為合適，由于分離的方法是溶液與銅的分離故可采用過濾的方法完成，化學(xué)方程式為：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（2）為把銅能徹底置換出來加入鐵的質(zhì)量應(yīng)該是過量的，因此固體中含有銅與過量的鐵，所以要得到純凈的銅應(yīng)該消耗掉金屬鐵，加稀硫酸可使鐵被消耗又不引入新的雜質(zhì)，化學(xué)方程式為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（3）由于固體中既有銅又有鐵，不加稀硫酸時鐵粉無法除掉，此處過量的鐵粉是一定存在的，因為只有②中加入過量的鐵粉才能使銅能被徹底置換出來．所以為了將鐵和銅分離，要進行第3步；
（4）從溶液中得到硫酸亞鐵溶質(zhì)可采用蒸發(fā)溶劑的方法進行，因為溶液2、3中都含有硫酸亞鐵為綜合利用減小浪費應(yīng)該使其混合．
故答案為：（1）鐵，過濾，F(xiàn)e+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（2）稀硫酸，F(xiàn)e+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（3）不合理，因為要使Cu²⁺完全置換出來，必須加入過量的鐵；
（4）蒸發(fā)，兩種濾液中都含有硫酸亞鐵，可得到更多的硫酸亞鐵，綜合利用．

點評 本題是一道金屬回收題，解題的關(guān)鍵是要明確回收的原理，結(jié)合題目內(nèi)的框題進行分析探討，是一道分離混合物的綜合題．