Question

（5分）某電鍍廠排放的污水中含有CuSO4、ZnSO4和FeSO4，為減少水污染及節約成本，回收重要原料硫酸鋅和有關金屬，設計如下圖所示流程。

請回答：
（1）步驟①的操作是  　，步驟③使用的方法是  　。
（2）固體A的成分是  　，固體B的成分是  　。
（3）步驟④中反應的化學方程式是  　。

Answer 1

（1）過濾  用磁鐵吸引 
（2）ZnSO4       Fe、Zn、Cu
（3）Zn + H2SO4 =" ZnSO4" + H2↑ （或Zn + CuSO4 =" ZnSO4" + Cu）

分析：在金屬活動性順序中，位置在前的金屬能將位于其后的金屬從其鹽溶液中置換出來，氫前的金屬能與酸發生置換反應生成氫氣，鐵能被磁鐵吸引，可以根據金屬與酸的反應和金屬與鹽溶液的反應來進行固體的分離．（1）由實驗過程圖可判斷，操作1完成后原混合物分成了固體和濾液兩部分；利用這一特點可判斷操作1為過濾操作；鋅、鐵、銅三種金屬單質中，只有鐵能被磁鐵所吸起，因此使用磁鐵吸引后，三種上金屬分為兩組，一組為鐵粉另一組為銅粉和鋅粉的混合物；根據后面的實驗可判斷固體C為鐵粉；過量鋅粉與CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄混合溶液反應后所得溶液為ZnSO₄溶液，銅粉與鋅粉的混合物與足量稀硫酸反應后，所得溶液為ZnSO₄溶液；
（3）過量鋅粉與CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄混合溶液中的CuSO₄、FeSO₄都可以發生置換反應；加入足量稀硫酸，金屬混合粉末中的鋅粉可與稀硫酸發生置換反應．
解答：解：（1）操作1把混合物分離成固體和濾液，所以，操作1為過濾操作；利用磁鐵可以吸引鐵的特點，可判斷固體B、C為鐵粉或銅粉與鋅粉的混合物之一；由于固體B能與足量稀硫酸反應后可得到銅粉，可確定固體B為銅粉與鋅粉的混合物，而固體C為鐵粉．故答案為：過濾，用磁鐵吸引；
根據金屬活動性鋅＞鐵＞銅，向含有CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄的廢液加入過量的鋅粉，鐵、銅被置換出來，因此過濾后所得固體A中含有鐵、銅和未反應的鋅；
（2）固體B的成分是Fe、Zn、Cu，根據金屬的活動性鋅＞鐵＞氫＞銅，向CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄混合溶液中加入過量鋅粉后過濾，所得濾液為ZnSO₄溶液；把銅粉與鋅粉的混合物放入足量稀硫酸中充分反應后過濾，所得濾液為ZnSO₄溶液；故答案為：ZnSO₄，Fe、Zn、Cu；
（3）過量的鋅粉與混合溶液中的硫酸銅反應，可置換出銅同時生成硫酸鋅；與混合溶液中的硫酸亞鐵反應，可置換出鐵同時生成硫酸鋅；銅粉與鋅粉的混合物中的鋅粉能與稀硫酸發生置換反應生成硫酸鋅和氫氣；故答案為：Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu（或Zn+FeSO₄=ZnSO₄+Fe）；Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂．