Question

我市某化工厂排放的废液中含有硫酸铜和硫酸亚铁。某化学兴趣小组的同学取了适量的上述废液样品，将一定量锌粉加入样品中，充分反应后过滤，得到滤液A和固体B。
请回答下列有关问题：
（1）关于滤液A所含溶质的猜想中，不合理的是          （填写序号）。
①猜想一：只有硫酸锌
②猜想二：硫酸锌、硫酸亚铁
③猜想三：硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铜
④猜想四：硫酸锌、硫酸铜
（2）设计简单实验，确定“猜想二”对应的固体B的成分：                         。
（3）反应后析出金属的质量                 （选填“一定”或“不一定”）比参加反应的金属质量小。

Answer 1

（1）④  （2）取少量固体B放入试管中，加入稀盐酸，若有气泡产生，则证明固体B是铁和铜的混合物；若没有气泡产生，则证明固体B只有铜  （3）一定
解析：根据金属活动性顺序锌＞铁＞H＞铜，向硫酸亚铁、硫酸铜的混合溶液中加入一定量锌粉，铜首先被置换出来，待铜被完全置换后，铁开始被置换。
（1）①当锌足量时，能把溶液中的铜、铁全部置换出来，滤液中只有硫酸锌，故猜想一合理；②当锌的量不足时，溶液中的铜全部被置换出来，铁没有被置换或部分被置换，则滤液中有硫酸锌、硫酸亚铁，故猜想二合理；③当锌的量不足时，不能把溶液中的铜全部置换出来，滤液中有硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铜，故猜想三合理；④由于铁的活动性大于铜，铜首先被置换出来，不可能溶液中有硫酸铜而没有硫酸亚铁，故猜想四不合理。
（2）由题意可知，当滤液A中含有硫酸锌、硫酸亚铁时，固体B可能是铜或铜与少量铁的混合物；利用铁与盐酸反应产生气泡，而铜不能与盐酸反应，可证明固体中是否含有铁；还可用铁能被磁铁吸引，而铜不能被磁铁吸引设计实验。
（3）根据化学方程式：
Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu
65               64
Zn+FeSO₄=ZnSO₄+Fe
65              56
由于锌无论与硫酸铜还是与硫酸亚铁反应都是参加反应的金属比生成的金属质量大，所以反应后析出金属的质量一定比参加反应的金属质量小。