Question

4．R電纜廠是一家以生產(chǎn)電纜類產(chǎn)品為主的企業(yè)，在電纜生產(chǎn)過程中，不可避免會(huì)產(chǎn)生一定量的含銅廢料（如：零碎電纜）．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)得知這一情況后，圍繞“從含銅廢料中回收銅”提出了各自的看法．

甲同學(xué)根據(jù)已學(xué)知識(shí)，提出了一套回收方案（圖1），銅可與濃硫酸在溶液中發(fā)生反應(yīng)（方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑）；
乙同學(xué)在查閱資料后得知：在通入空氣并加熱的務(wù)件下，銅可與稀硫酸在溶液中發(fā)生反應(yīng)（方程式為：2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O），于是他提出了另一套方案（圖2）：
（1）乙方案在濾液中加入鐵屑的步驟中，涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式是Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu、Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（2）從環(huán)保角度對(duì)兩套方案的不同部分進(jìn)行比較，你認(rèn)為甲（選填“甲”或“乙”）的方案不合理．理由是：銅和濃硫酸反應(yīng)生成污染環(huán)境的氣體二氧化硫．
（3）無論是甲或乙的方案，加入略過量的鐵屑的目的是使硫酸銅中的銅完全置換出來．如果鐵過量，該用什么化學(xué)方法去除紅色粉末中的鐵加入適量的稀鹽酸，充分反應(yīng)后過濾．
（4）最后，老師肯定了同學(xué)們的積極思考，但同時(shí)指出：方案最后一步所得淺綠色濾液結(jié)晶后，會(huì)得到一種俗稱“綠礬”的工業(yè)產(chǎn)品，可增加經(jīng)濟(jì)效益．請(qǐng)寫出使綠礬結(jié)晶的方法：降溫結(jié)晶．（“綠礬”的溶解度隨溫度升高而增大）．

Answer 1

分析 （1）乙方案在濾液中加入鐵屑的步驟中，鐵能和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，過量的稀硫酸能和鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣；
（2）二氧化硫有毒，擴(kuò)散到空氣中會(huì)污染環(huán)境；
（3）銅不能和稀鹽酸反應(yīng)，鐵能和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣；
（4）對(duì)于溶解度隨溫度升高而增大的物質(zhì)來說，降低溶液溫度到一定程度時(shí)會(huì)析出晶體．

解答 解：（1）乙方案在濾液中加入鐵屑的步驟中，鐵能和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，過量的稀硫酸能和鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，F(xiàn)e+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
故填：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（2）從環(huán)保角度對(duì)兩套方案的不同部分進(jìn)行比較，甲的方案不合理．理由是：銅和濃硫酸反應(yīng)生成污染環(huán)境的氣體二氧化硫．
故填：甲；銅和濃硫酸反應(yīng)生成污染環(huán)境的氣體二氧化硫．
（3）無論是甲或乙的方案，加入略過量的鐵屑的目的是使硫酸銅中的銅完全置換出來；
如果鐵過量，除紅色粉末中的鐵的方法是：加入適量的稀鹽酸，充分反應(yīng)后過濾．
故填：使硫酸銅中的銅完全置換出來；加入適量的稀鹽酸，充分反應(yīng)后過濾．
（4）因?yàn)椤熬G礬”的溶解度隨溫度升高而增大，因此降低硫酸亞鐵溶液的溫度能夠使綠礬結(jié)晶．
故填：降溫結(jié)晶．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．