(8分)我市某化工厂排放的废液中含有硫酸铜和硫酸亚铁.某化学兴趣小组的同学取了适量的上述废液样品,将一定量锌粉加入样品中,充分反应后过滤,得到滤液A和固体B.请回答下列有关问题:
(1)关于滤液A所含溶质的猜想中,不合理的是 (填写序号).
①猜想一:只有硫酸锌; ②猜想二:硫酸锌、硫酸亚铁;
③猜想三:硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铜; ④猜想四:硫酸锌、硫酸铜
(2)设计简单实验,确定“猜想二”对应的固体B的成分:
实验操作:
实验现象和结论:
(3)写出所涉及到的化学反应方程式
(4)反应后析出金属的质量 (选填“一定”或“不一定”)比参加反应的金属质量小.
(1)④; (2)用磁铁吸引,有黑色粉末被吸引,说明了B是铜与少量铁的混合物,若没有被吸引,说明了B是铜; (3)Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu ;Zn+FeSO4==ZnSO4+Fe; (4)一定.
题目分析:金属活动性由强到弱的顺序:锌>铁>H>铜,向硫酸亚铁、硫酸铜的混合溶液中加入一定量的锌粉,铜首先被置换出来,待铜被完全置换后,铁开始被置换;
(1)①当锌是足量的,能把溶液中的铜、铁全部置换出来,滤液中只有硫酸锌,故猜想一合理;②当锌是不足量的,溶液中的铜全部置换出来,废液中的铁没有被置换或部分被置换,则滤液中有硫酸锌、硫酸亚铁,故猜想二合理;③当锌是不足量的,不能把溶液中的铜全部置换出来,滤液中有硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铜,故猜想三合理;④由于铁的活动性大于铜,铜首先被置换出来,不可能溶液中有硫酸铜,没有硫酸亚铁,故猜想四不合理;
(2)由题意可知,当滤液A中含有硫酸锌、硫酸亚铁时,固体B可能是铜或铜与少量铁的混合物;由于铁能被磁铁吸引,所以设计实验是:用磁铁吸引,有黑色粉末被吸引,说明了B是铜与少量铁的混合物,若没有被吸引,说明了B是铜;(3)一定发生的反应是锌与硫酸铜生成硫酸锌和铜,Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu ;锌足量时,也发生锌与硫酸亚铁的反应,生成硫酸锌和铁:Zn+FeSO4==ZnSO4+Fe;
(4)由于锌不论与硫酸铜还是与硫酸亚铁反应,由反应的方程式各物质的质量比可知,参加反应的金属锌比生成的金属铜或铁的质量大,所以反应后析出金属的质量一定比参加反应的金属质量小.