Question

电缆生产过程中产生了一定量的含铜废料．化学兴趣小组利用稀硫酸和铁粉分离回收铜，并获得硫酸亚铁晶体．先将含铜废料粉碎，再按如下设计方案处理：

查阅资料得知：（1）在通入空气并加热的条件下，铜可与稀硫酸反应转化为硫酸铜．反应的化学方程式：2Cu+2H₂SO₄+O₂2CuSO₄+2H₂O．（2）硫酸亚铁晶体的溶解度随着温度升高而增大（在一定温度范围内）．
①写出铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式    ；
②蓝色溶液A中溶质的成分是    （填化学式）；
③该方案中应该加入略过量的铁粉，过量的目的是    ；从固体C中获得纯净的铜，操作（Ⅱ）的具体处理方法是    ；
④浅绿色溶液B经一系列操作[操作（Ⅰ）]可得硫酸亚铁晶体，该系列操作的顺序为    （用编号a、b、c表示）→洗涤干燥．
a．冷却结晶           b．过滤            c．加热浓缩．

Answer 1

【答案】分析：①根据方程式的书写方法考虑；②根据铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜和水，根据蓝色溶液中加入铁有气体产生，说明蓝色溶液中含有过量的硫酸；③根据铁能与硫酸铜和硫酸反应考虑；根据固体C中可能含有铁所以先用硫酸清洗，再用水冲洗，干燥；④根据从硫酸亚铁溶液中析出晶体的方法考虑．
解答：解：①铁与硫酸铜溶液反应的反应物是铁和硫酸铜，写在等号的前边，生成物是铜和硫酸亚铁，写在等号的右边，所以方程式是：CuSO₄+Fe═Cu+FeSO₄；
②铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜和水，所以蓝色溶液中的溶质中含有硫酸铜，根据蓝色溶液中加入铁有气体产生，说明蓝色溶液中含有过量的硫酸，所以溶质中还含有硫酸；
③加入铁粉是利用铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，将铜置换出来，得到硫酸亚铁，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，也是获得硫酸亚铁，所以加入略过量的铁粉，过量的目的是使CuSO₄、H₂SO₄完全反应；固体C中可能含有铁所以先用硫酸清洗把铁除掉，再用水冲洗，最后进行干燥就能得到铜了；
④从硫酸亚铁溶液中析出晶体的方法是现将溶液加热浓缩，再降温冷却会析出晶体，再进行过滤即可．
故答案为：①CuSO₄+Fe═Cu+FeSO₄；②CuSO₄、H₂SO₄；③使CuSO₄、H₂SO₄完全反应或将Cu完全置换出来；将所得固体C用稀硫酸酸洗后过滤再洗涤、干燥；④c→a→b
点评：解答本题关键是要知道置换铜必须用铁，因为还要得到硫酸亚铁，为了反应充足加入的试剂要过量，再利用铁能与硫酸反应，铜不能与硫酸反应将铜和铁分开．