Question

【題目】某工廠的工業廢水中含有大量的FeSO4，較多的CuSO4和少量Na2SO4。為了減少污染并變廢為寶，工廠計劃從該廢水中回收硫酸亞鐵和金屬銅。請根據下列流程圖，完成回收硫酸亞鐵和銅的實驗方案。（可供選擇的試劑為鐵粉、稀H2SO4、NaOH溶液等試劑）

（1）操作a的名稱為___，所需要的玻璃儀器除燒杯外還需要___。

（2）固體E的成分為___，加入試劑④時發生的化學方程式為___。

（3）加入試劑①的目的是___。

（4）從溶液D和溶液G中得到FeSO4·7H2O晶體的操作為蒸發濃縮、___、___、洗滌、干燥。

（5）若廢水中硫酸亞鐵、硫酸銅和硫酸鈉組成的混合溶液，其中c(Cu2＋)＝0.1mol/L，c(Fe2＋)＝0.4mol/L，c(SO42-)＝0.6 mol/L，已知氫離子濃度忽略不計，則c(Na＋)為___。

Answer 1

【答案】過濾 漏斗、玻璃棒 Fe、Cu Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 將溶液中的Fe2+和Cu2+轉化為沉淀，便于與含有Na+的溶液分離 冷卻結晶 過濾 0.2mol/L

【解析】

工業廢水中先加入過量氫氧化鈉溶液，過濾得到Cu(OH)2，Fe(OH)2沉淀，濾液是Na2SO4、NaOH溶液，在Cu(OH)2，Fe(OH)2中加過量稀H2SO4，溶液C的成分為CuSO4，FeSO4、H2SO4；在溶液中加過量鐵，過濾出Fe、Cu，濾液D是FeSO4，在固體E中加過量稀H2SO4，過濾出Cu，實現了回收金屬銅，濾液G是FeSO4、H2SO4，最后溶液合一塊，進行蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，洗滌、干燥得到FeSO47H2O，回收硫酸亞鐵，據此解答該題。

（1）操作a為過濾，用于分離固體和液體，過濾得到Cu(OH)2，Fe(OH)2沉淀，用到的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯；

故答案為：過濾；漏斗、玻璃棒；

（2）固體E的成分為Fe、Cu，可加入硫酸，鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵，過濾出Cu，實現回收金屬銅，反應的化學方程式為Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；

故答案為：Fe、Cu；Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；

（3）試劑①應為氫氧化鈉，可將溶液中的Fe2+和Cu2+轉化為沉淀，便于與含有Na+的溶液分離；

故答案為：將溶液中的Fe2+和Cu2+轉化為沉淀，便于與含有Na+的溶液分離；

（4）從溶液D和溶液G中得到FeSO4·7H2O晶體的操作為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥。

故答案為：冷卻結晶；過濾；

（5）溶液呈電中性，根據電荷守恒可知，2c(Cu2＋)+2c(Fe2＋)+c(Na＋)=2c(SO42-)，c(Na＋)= 2×0.6 mol/L-2×0.1mol/L-2×0.4mol/L=0.2mol/L；

故答案為：0.2mol/L。