Question

某校化学实验室废液桶中收集了溶解大量FeSO₄、CuSO₄的废水，若直接排放到下水道不仅造成重金属污染而且造成浪费．初三某班的同学，运用学到的化学知识对废水进行处理，设计除去铜离子，回收硫酸亚铁晶体和铜的实验方案：

①操作A的名称是________，从滤液中获取硫酸亚铁晶体的操作方法是________．
②金属X是________，其加入废水后发生反应的化学方程式为________．溶液Y是________，利用其除去铜中杂质，有关反应的化学方程式为________．

Answer 1

过滤    结晶（或蒸发结晶或冷却结晶）    Fe（或铁），    Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu    稀硫酸    Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
分析：①依据混合物分离的方法分析判断操作A，依据从滤液中获得硫酸亚铁的晶体方法分析判断；
②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；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；
解答：①过滤是将不溶性固体从溶液中分离出来的操作，所以由图示可知该操作应该是过滤；要从滤液中获取硫酸亚铁晶体，需要采取蒸发结晶或降温结晶，使硫酸亚铁从溶液中结晶析出．
②为回收废液中的Cu²⁺需加入活动性在铜前面的金属进行置换，但要得到较为纯净FeSO₄的溶液，只能向废液中加入过量的铁粉与硫酸铜发生置换反应，生成物中只有硫酸亚铁，加入其它金属溶液中又混有其它溶质．加入过量铁粉是为了将铜离子全部置换出来．铜排在氢后面，不与酸反应，而铁排在氢前面，与酸反应，因此为除去混在铜粉里的铁粉并且得到FeSO₄溶液，把金属混合物放入足量的稀硫酸并过滤即可．
故答案为：①过滤；结晶（或蒸发结晶或冷却结晶）．②Fe（或铁），Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；稀硫酸；Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
点评：本题考查了金属活动性顺序的应用，完成此题，可以依据金属活动性顺序及其意义进行．