Question

15．某集團(tuán)是一家以生產(chǎn)電纜類產(chǎn)品為主的國家大型企業(yè)．在電纜生產(chǎn)過程中，不可避免地會產(chǎn)生一定量的含銅廢料（如：零碎電纜）．某化學(xué)興趣小組的四位同學(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，提出了一套回收方案：

乙同學(xué)在查閱資料后得知：在通入空氣并加熱的條件下，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：

（1）甲方案的①、③兩個步驟中，與銅或銅的化合物有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式分別是：①2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO； ③Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）從環(huán)保角度對兩套方案的不同部分進(jìn)行比較，你認(rèn)為乙（填“甲”或“乙”）的方案更合理．理由是：甲方案第一步“灼燒”會產(chǎn)生污染空氣的氣體、粉塵、煙等．
（3）丙認(rèn)為，無論是甲還是乙的方案，在“加鐵屑”這一步時，應(yīng)該加入略過量的鐵屑．你認(rèn)為丙這么說的道理是：將Cu完全置換出來．
丁又提出了疑問：“如果鐵過量，剩余的鐵粉會混在紅色粉末中，該怎么處理呢？”．請?zhí)岢瞿愕南敕ǎ哼^濾前加適量的稀鹽酸或稀硫酸以除去剩余的鐵粉．
（4）最后，老師肯定了同學(xué)們的積極思考，但同時指出：方案最后一步所得淺綠色濾液結(jié)晶后，會得到一種俗稱“綠礬”的工業(yè)產(chǎn)品，可增加經(jīng)濟(jì)效益．如果直接排放掉濾液，不僅造成了浪費(fèi)，還會污染環(huán)境．
（5）若上述方案所用的稀硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.8%，問每1000mL98%的濃硫酸（密度為1.84g/mL）能配制出這種稀硫酸4900g，需水3060mL（水的密度為1.0g/mL），在實(shí)驗(yàn)室中稀釋濃硫酸時，是如何操作的：將濃硫酸沿?zé)�杯�?nèi)壁緩緩加入水中，并且用玻璃棒不斷攪拌．

Answer 1

分析 （1）加熱條件下，銅和氧氣反應(yīng)生成氧化銅；
鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅；
（2）不同的實(shí)驗(yàn)方案，優(yōu)缺點(diǎn)不同；
（3）過量的鐵可以把硫酸銅中的銅完全置換出來；
稀鹽酸和鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，稀硫酸和鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣；
（4）如果直接排放掉濾液，不僅造成了浪費(fèi)，還會污染環(huán)境；
（5）溶液稀釋前后，溶質(zhì)質(zhì)量不變．

解答 解：（1）甲方案的①、③兩個步驟中，加熱條件下，銅和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO、Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
故填：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO；Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）從環(huán)保角度對兩套方案的不同部分進(jìn)行比較，乙方案更合理．理由是：甲方案第一步“灼燒”會產(chǎn)生污染空氣的氣體、粉塵、煙等．
故填：乙；甲方案第一步“灼燒”會產(chǎn)生污染空氣的氣體、粉塵、煙等．
（3）在“加鐵屑”這一步時，應(yīng)該加入略過量的鐵屑，道理是：能夠?qū)�Cu完全置換出來；
如果鐵過量，剩余的鐵粉會混在紅色粉末中，處理方法是：過濾前加適量的稀鹽酸或稀硫酸以除去剩余的鐵粉．
故填：將Cu完全置換出來；過濾前加適量的稀鹽酸或稀硫酸以除去剩余的鐵粉．
（4）方案最后一步所得淺綠色濾液結(jié)晶后，會得到一種俗稱“綠礬”的工業(yè)產(chǎn)品，可增加經(jīng)濟(jì)效益．如果直接排放掉濾液，不僅造成了浪費(fèi)，還會污染環(huán)境．
故填：污染環(huán)境．
（5）每1000mL98%的濃硫酸（密度為1.84g/mL）能配制出這種稀硫酸的質(zhì)量為：（1.84g/mL×1000mL×98%）÷36.8%=4900g，
需要水的體積為：（4900g-1.84g/mL×1000mL）÷1.0g/mL=3060mL，
在實(shí)驗(yàn)室中稀釋濃硫酸時，操作方法是：將濃硫酸沿?zé)�杯�?nèi)壁緩緩加入水中，并且用玻璃棒不斷攪拌．
故填：4900；3060；將濃硫酸沿?zé)�杯�?nèi)壁緩緩加入水中，并且用玻璃棒不斷攪拌．

點(diǎn)評 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會設(shè)計實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實(shí)質(zhì)奠定基礎(chǔ)．