Question

12．電纜生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了一定量的含銅廢料．化學(xué)興趣小組利用稀硫酸和鐵粉分離回收銅，并獲得硫酸亞鐵晶體．先將含銅廢料粉碎，再按如下設(shè)計(jì)方案處理：

查閱資料得知：（1）在通入空氣并加熱的條件下，銅可與稀硫酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硫酸銅．反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Cu+2H₂SO₄+O₂$\stackrel{△}{→}$2CuSO₄+2H₂O．（2）硫酸亞鐵晶體的溶解度隨著溫度升高而增大（在一定溫度范圍內(nèi)）．
（1）寫出鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄；
（2）藍(lán)色溶液A中溶質(zhì)的成分是H₂SO₄、CuSO₄（填化學(xué)式）；
（3）該方案中應(yīng)該加入略過量的鐵粉，過量的目的是使CuSO₄、H₂SO₄完全反應(yīng)；從固體C中獲得純凈的銅，操作（Ⅱ）的具體處理方法是過濾→洗滌沉淀→干燥；
（4）淺綠色溶液B經(jīng)一系列操作[操作（Ⅰ）]可得硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•7H₂O），該系列操作的順序?yàn)閏→a→b（用編號(hào)a、b、c表示）→洗滌干燥．
a．冷卻結(jié)晶           b．過濾            c．加熱濃縮．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鐵與硫酸銅的反應(yīng)書寫方程式；
（2）根據(jù)銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅，氧化銅與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水，根據(jù)藍(lán)色溶液中加入鐵有氣體產(chǎn)生，說明藍(lán)色溶液中含有過量的硫酸；
③根據(jù)鐵能與硫酸銅和硫酸反應(yīng)考慮；根據(jù)固體C中可能含有鐵所以先用硫酸清洗，再用水沖洗，干燥；
④根據(jù)從硫酸亞鐵溶液中析出晶體的方法考慮．

解答 解：（1）鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)的反應(yīng)物是鐵和硫酸銅，反應(yīng)的方程式是：CuSO₄+Fe═Cu+FeSO₄；
②銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅，氧化銅與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水，所以藍(lán)色溶液中的溶質(zhì)中含有硫酸銅，根據(jù)藍(lán)色溶液中加入鐵有氣體產(chǎn)生，說明藍(lán)色溶液中含有過量的硫酸，所以藍(lán)色溶液A中溶質(zhì)的成分是H₂SO₄、CuSO₄；
（3）加入鐵粉是利用鐵與硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵，將銅置換出來，得到硫酸亞鐵，鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，也是獲得硫酸亞鐵，所以加入略過量的鐵粉，過量的目的是使CuSO₄、H₂SO₄完全反應(yīng)；固體C中可能含有鐵所以先用硫酸清洗把鐵除掉，再用水沖洗，最后進(jìn)行干燥就能得到銅了，所以操作（Ⅱ）的具體處理方法是過濾→洗滌沉淀→干燥；
（4）從硫酸亞鐵溶液中析出晶體的方法是現(xiàn)將溶液加熱濃縮，再降溫冷卻會(huì)析出晶體，再進(jìn)行過濾即可．
故答為：（1）Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄；（2）H₂SO₄、CuSO₄；（3）使CuSO₄、H₂SO₄完全反應(yīng)；過濾→洗滌沉淀→干燥；（4）c→a→b．

點(diǎn)評(píng) 解答本題關(guān)鍵是要知道置換銅必須用鐵，因?yàn)檫�要得到硫酸亞鐵，為了反應(yīng)充足加入的試劑要過量，再利用鐵能與硫酸反應(yīng)，銅不能與硫酸反應(yīng)將銅和鐵分開．