Question

4．R电缆厂是一家以生产电缆类产品为主的企业，在电缆生产过程中，不可避免会产生一定量的含铜废料（如：零碎电缆）．某化学兴趣小组的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（图1），铜可与浓硫酸在溶液中发生反应（方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑）；
乙同学在查阅资料后得知：在通入空气并加热的务件下，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（图2）：
（1）乙方案在滤液中加入铁屑的步骤中，涉及的化学反应方程式是Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu、Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（2）从环保角度对两套方案的不同部分进行比较，你认为甲（选填“甲”或“乙”）的方案不合理．理由是：铜和浓硫酸反应生成污染环境的气体二氧化硫．
（3）无论是甲或乙的方案，加入略过量的铁屑的目的是使硫酸铜中的铜完全置换出来．如果铁过量，该用什么化学方法去除红色粉末中的铁加入适量的稀盐酸，充分反应后过滤．
（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．请写出使绿矾结晶的方法：降温结晶．（“绿矾”的溶解度随温度升高而增大）．

Answer 1

分析 （1）乙方案在滤液中加入铁屑的步骤中，铁能和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，过量的稀硫酸能和铁反应生成硫酸亚铁和氢气；
（2）二氧化硫有毒，扩散到空气中会污染环境；
（3）铜不能和稀盐酸反应，铁能和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气；
（4）对于溶解度随温度升高而增大的物质来说，降低溶液温度到一定程度时会析出晶体．

解答 解：（1）乙方案在滤液中加入铁屑的步骤中，铁能和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，过量的稀硫酸能和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的化学方程式为：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
故填：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（2）从环保角度对两套方案的不同部分进行比较，甲的方案不合理．理由是：铜和浓硫酸反应生成污染环境的气体二氧化硫．
故填：甲；铜和浓硫酸反应生成污染环境的气体二氧化硫．
（3）无论是甲或乙的方案，加入略过量的铁屑的目的是使硫酸铜中的铜完全置换出来；
如果铁过量，除红色粉末中的铁的方法是：加入适量的稀盐酸，充分反应后过滤．
故填：使硫酸铜中的铜完全置换出来；加入适量的稀盐酸，充分反应后过滤．
（4）因为“绿矾”的溶解度随温度升高而增大，因此降低硫酸亚铁溶液的温度能够使绿矾结晶．
故填：降温结晶．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．