Question

16．兴趣小组的同学从实验室中收集一桶含有FeSO₄、CuSO₄的废液，他们想从中回收金属铜和硫酸亚铁晶体，设计了如下实验方案．结合实验方案回答下列问题：

（1）步骤①中，金属X是Fe，加入X过量的原因是：将溶液中的铜离子完全置换出来，该反应的化学方程式为：Fe+CuSO₄ =FeSO₄ +Cu；（2）步骤②中，加入过量稀硫酸的目的是：使铁完全反应，除去铜中的铁；
（3）从滤液中获得硫酸亚铁晶体采用的方法是：加入过量的铁粉，再过滤，将滤液进行蒸发可获得硫酸亚铁晶体．
（4）若实验过程中的物质损失可以忽略，最终所得硫酸亚铁晶体的质量＞ （填“＞”、“＜”或“=”） 原废液中硫酸亚铁的质量．

Answer 1

分析 （1）由于目的是获得铜单质和硫酸亚铁，所以需要将铜离子转化为铜单质，而溶液中需要的是硫酸亚铁而不能引入新的杂质，所以加入的能够将铜离子转化为铜单质的只能是单质铁；
（2）由于加入的铁是过量的，加入过量稀硫酸的目的是除去铜中的铁；
（3）蒸发从溶液中获得晶体常采用的方法；
（4）根据硫酸亚铁的来源分析质量的大小．

解答 解：（1）由题意可知，由于需要将铜离子转化为铜单质，而溶液还必须为硫酸亚铁，即不能引入新的杂质，所以可以加入铁将铜离子转化为铜单质．该反应的化学方程式为：Fe+CuSO₄=FeSO₄ +Cu；故答案为：Fe；将溶液中的铜离子完全置换出来；Fe+CuSO₄ =FeSO₄ +Cu；
（2）步骤②中，加入过量稀硫酸的目的是：使铁完全反应，除去铜中的铁；故答案为：使铁完全反应，除去铜中的铁；
（3）由于滤液中含有稀硫酸，应先加入过量的铁粉，再过滤，将滤液进行蒸发可获得硫酸亚铁晶体；故答案为：加入过量的铁粉，再过滤，将滤液进行蒸发可获得硫酸亚铁晶体；
（4）最终所得硫酸亚铁晶体来自原有的硫酸亚铁、铁和硫酸铜反应的硫酸亚铁、稀硫酸和铁反应产生的硫酸亚铁，故质量会变大；故答案为：＞．

点评 本题主要考查了金属活动性顺序表的应用，难度不大，熟记金属活动性顺表、理解其应用是解答本题的关键，另外还要熟知除杂的原则及化学方程式的书写．