Question

15．某集团是一家以生产电缆类产品为主的国家大型企业．在电缆生产过程中，不可避免地会产生一定量的含铜废料（如：零碎电缆）．某化学兴趣小组的四位同学得知这一情况后，围绕“从含铜废料中回收铜”提出了各自的看法．
甲同学根据已学知识，提出了一套回收方案：

乙同学在查阅资料后得知：在通入空气并加热的条件下，铜可与稀硫酸在溶液中发生反应（方程式为：
2Cu+2H₂SO₄+O₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2CuSO₄+2H₂O），于是他提出了另一套方案：

（1）甲方案的①、③两个步骤中，与铜或铜的化合物有关的化学反应方程式分别是：①2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO； ③Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）从环保角度对两套方案的不同部分进行比较，你认为乙（填“甲”或“乙”）的方案更合理．理由是：甲方案第一步“灼烧”会产生污染空气的气体、粉尘、烟等．
（3）丙认为，无论是甲还是乙的方案，在“加铁屑”这一步时，应该加入略过量的铁屑．你认为丙这么说的道理是：将Cu完全置换出来．
丁又提出了疑问：“如果铁过量，剩余的铁粉会混在红色粉末中，该怎么处理呢？”．请提出你的想法：过滤前加适量的稀盐酸或稀硫酸以除去剩余的铁粉．
（4）最后，老师肯定了同学们的积极思考，但同时指出：方案最后一步所得浅绿色滤液结晶后，会得到一种俗称“绿矾”的工业产品，可增加经济效益．如果直接排放掉滤液，不仅造成了浪费，还会污染环境．
（5）若上述方案所用的稀硫酸质量分数为36.8%，问每1000mL98%的浓硫酸（密度为1.84g/mL）能配制出这种稀硫酸4900g，需水3060mL（水的密度为1.0g/mL），在实验室中稀释浓硫酸时，是如何操作的：将浓硫酸沿烧杯内壁缓缓加入水中，并且用玻璃棒不断搅拌．

Answer 1

分析 （1）加热条件下，铜和氧气反应生成氧化铜；
铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜；
（2）不同的实验方案，优缺点不同；
（3）过量的铁可以把硫酸铜中的铜完全置换出来；
稀盐酸和铁反应生成氯化亚铁和氢气，稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气；
（4）如果直接排放掉滤液，不仅造成了浪费，还会污染环境；
（5）溶液稀释前后，溶质质量不变．

解答 解：（1）甲方案的①、③两个步骤中，加热条件下，铜和氧气反应生成氧化铜，铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，反应的化学方程式分别是2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO、Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
故填：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO；Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）从环保角度对两套方案的不同部分进行比较，乙方案更合理．理由是：甲方案第一步“灼烧”会产生污染空气的气体、粉尘、烟等．
故填：乙；甲方案第一步“灼烧”会产生污染空气的气体、粉尘、烟等．
（3）在“加铁屑”这一步时，应该加入略过量的铁屑，道理是：能够将Cu完全置换出来；
如果铁过量，剩余的铁粉会混在红色粉末中，处理方法是：过滤前加适量的稀盐酸或稀硫酸以除去剩余的铁粉．
故填：将Cu完全置换出来；过滤前加适量的稀盐酸或稀硫酸以除去剩余的铁粉．
（4）方案最后一步所得浅绿色滤液结晶后，会得到一种俗称“绿矾”的工业产品，可增加经济效益．如果直接排放掉滤液，不仅造成了浪费，还会污染环境．
故填：污染环境．
（5）每1000mL98%的浓硫酸（密度为1.84g/mL）能配制出这种稀硫酸的质量为：（1.84g/mL×1000mL×98%）÷36.8%=4900g，
需要水的体积为：（4900g-1.84g/mL×1000mL）÷1.0g/mL=3060mL，
在实验室中稀释浓硫酸时，操作方法是：将浓硫酸沿烧杯内壁缓缓加入水中，并且用玻璃棒不断搅拌．
故填：4900；3060；将浓硫酸沿烧杯内壁缓缓加入水中，并且用玻璃棒不断搅拌．

点评 实验现象是物质之间相互作用的外在表现，因此要学会设计实验、观察实验、分析实验，为揭示物质之间相互作用的实质奠定基础．