Question

某化學實驗小組實驗結束時，將含有CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄的廢液倒在廢液缸里，為回收有關金屬和鹽，同學們設計了如下實驗方案：

試回答：
（1）X物質的化學式為               。
（2）操作②的名稱為                ，操作①、②中都要用到的玻璃儀器是               。
（3）加入的稀硫酸目的是                                                            。
（4）寫出廢液加入過量X的一個反應化學方程式：                                      。
（5）上述實驗過程所涉及三種金屬的活動性順序：    ＞      ＞   。

Answer 1

（1）Zn；（2）蒸發 玻璃棒；（3）鋅與稀硫酸反應生成硫酸鋅回收，并分離出銅；
（4）Zn+FeSO₄＝ZnSO₄+Fe  （或Zn+CuSO₄＝ZnSO₄+Cu ）；（5）Zn Fe Cu （或鋅 鐵 銅）

試題分析：由實驗流程圖可判斷，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；根據銅、鋅、鐵三種金屬的活動性判斷向混合溶液中加入過量鋅粉后所得固體的組成：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，三種金屬分為兩組：一組為鐵粉（固體B），另一組為銅粉和鋅粉的混合物（固體C）；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，經過蒸發得到硫酸鋅固體。
（1）根據金屬的活動性鋅＞鐵＞氫＞銅，為回收有關金屬和鹽，且不增加新的雜質，因此向CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄混合溶液中加入過量鋅粉把溶液中的鐵與銅置換出來；
（2）操作②是把溶液變成固體，因此是蒸發；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；因此操作①、②中都要用到的玻璃儀器是玻璃棒，蒸發中玻璃棒是使液體受熱均勻，防止液體濺出，過濾中玻璃棒起到引流的作用；
（3）加入的稀硫酸是把銅粉與鋅粉的混合物進行分離，鋅與稀硫酸反應生成硫酸鋅回收，并分離出銅；
（4）根據金屬活動性順序表：Zn＞Fe＞Cu，排在前面的金屬一般能把排在后面的金屬從其鹽溶液里置換出來；所以，向廢液中加入過量的鋅粉，發生的化學反應化學方程式是Zn+CuSO₄＝ZnSO₄+Cu；Zn+FeSO₄＝ZnSO₄+Fe；
（5）通過實驗的設計，所涉及三種金屬的活動性順序是：鋅＞鐵＞銅。