Question

【題目】安徽蕪湖無為縣電纜全國有名，電纜生產過程中產生了一定量的含銅廢料。化學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，再按如下設計方案處理：

查閱資料得知：①在通入空氣并加熱的條件下，銅可與稀硫酸反應轉化為硫酸銅。反應的化學方程式：2Cu+2H2SO4+O2 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)。
（1）步驟中分離得到藍色溶液A的操作M名稱是；
（2）藍色溶液A中溶質的成分是(填化學式)；
（3）該方案中應該加入略過量的鐵粉，過量的目的是；從固體C中獲得純凈的銅，操作(Ⅱ)的具體處理方法是；
（4）淺綠色溶液B經一系列操作[操作(Ⅰ)]可得硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)，該系列操作的順序為(用編號a、b、c表示)→洗滌干燥。
a.冷卻結晶 b.過濾 c.加熱濃縮

Answer 1

【答案】
（1）過濾
（2）CuSO4、H2SO4
（3）使CuSO4、H2SO4完全反應或將Cu完全置換出來；將所得固體C用稀硫酸酸洗后過濾再洗滌、干燥
（4）c→a→b
【解析】（1）步驟中分離得到藍色溶液A的操作M名稱是：過濾；
（2）銅可與稀硫酸反應轉化為硫酸銅，反應的化學方程式：2Cu+2H2SO4+O22CuSO4+2H2O，且為使銅完全反應，加入的稀硫酸是過量的，所以藍色溶液A中溶質的成分是生成的硫酸銅和剩余的硫酸，對應的化學式為CuSO4、H2SO4；
（3）加入鐵粉是利用鐵與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵，將銅置換出來，得到硫酸亞鐵。鐵與硫酸反應，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；固體C中可能含有鐵，所以用硫酸清洗，把鐵除掉，再用水沖洗，最后進行干燥，就得到銅。故填：使CuSO4、H2SO4完全反應或將Cu完全置換出來 將所得固體C用稀硫酸酸洗后過濾再洗滌、干燥；
（4）從硫酸亞鐵溶液中析出晶體的方法是先將溶液加熱濃縮，再降溫冷卻析出晶體，再進行過濾.
故答案為：（1）過濾；（2）CuSO4、H2SO4；（3）使CuSO4、H2SO4完全反應或將Cu完全置換出來；將所得固體C用稀硫酸酸洗后過濾再洗滌、干燥；（4）c→a→b.（1）步驟中分離得到藍色溶液的同時得到了濾渣，屬于固液分離的操作；
（2）銅與氧氣反應生成氧化銅，氧化銅與硫酸反應生成硫酸銅和水，藍色溶液中加入鐵有氣體產生，說明藍色溶液中含有過量的硫酸；
（3）藍色溶液中有生成的硫酸銅和剩余的硫酸，而實驗目的是回收銅和制備硫酸亞鐵，所以應該將銅完全轉化為單質，同時除去硫酸，所以為將兩者完全除去（所以加入的藥品要過量）且不引入新的雜質（所以加入的是鐵），所以應該加入過量的鐵；
（4）由于“硫酸亞鐵晶體的溶解度隨著溫度升高而增大“和最后得到是硫酸亞鐵晶體（FeSO47H2O），是帶結晶水的化合物，所以整個得到晶體的過程溫度不能高，且不能直接蒸干得到固體，所以給定的三步操作的順序是加熱濃縮、冷卻結晶、過濾然后進一步用冷水洗滌或者是硫酸亞鐵的飽和溶液進行洗滌干燥．