Question

某集團(tuán)是一家以生產(chǎn)電纜類產(chǎn)品為主的國(guó)家大型企業(yè)．在電纜生產(chǎn)過(guò)程中，不可避免地會(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(shí)，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?2CuSO₄+2H₂O），于是他提出了另一套方案：

（1）甲方案的①②③三個(gè)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：
①

 

；②

 

；③

 

．
（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

 

（填“甲”或“乙”）的方案更合理．理由是：

 

．
（3）丙認(rèn)為，無(wú)論是甲還是乙的方案，在“加鐵屑”這一步時(shí)，應(yīng)該加入略過(guò)量的鐵屑．你認(rèn)為丙這么說(shuō)的道理是：

 

．
丁又提出了疑問(wèn)：“如果鐵過(guò)量，剩余的鐵會(huì)混在紅色粉末中，該怎么處理呢？”．請(qǐng)?zhí)岢瞿愕南敕ǎ?!--BA-->

 

．
（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(xiě)出使“綠礬”結(jié)晶的兩種可能方法：

 

、

 

（“綠礬”溶解度隨溫度升高而增大）．如果直接排放掉濾液，不僅造成了浪費(fèi)，還會(huì)

 

．
（5）若上述方案所用的稀硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.8%，問(wèn)每1000mL98%的濃硫酸（密度為1.84g/mL）能配制出這種稀硫酸

 

g，需水

 

mL（水的密度為1.0g/mL）．在實(shí)驗(yàn)室中稀釋濃硫酸時(shí)，是如何操作的：

 

．
（6）根據(jù)乙同學(xué)查出的方程式（2Cu+2H₂SO₄+O₂?2CuSO₄+2H₂O）計(jì)算：如果1000mL98%的濃硫酸（密度為1.84g/mL）稀釋后全部參加了反應(yīng)（假設(shè)硫酸不和碎電纜皮、其他雜質(zhì)反應(yīng)），所能處理的廢料中含純銅多少克？（請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果精確到0.1克）

Answer 1

分析：“從含銅廢料中回收銅”符合綠色化學(xué)的理念，再回收利用中，設(shè)計(jì)了兩套方案，處理有關(guān)問(wèn)題，并進(jìn)行評(píng)價(jià)．甲方案中：發(fā)生的有關(guān)化學(xué)方程式為：①2Cu+O₂

△   .

2CuO；②CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；③Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．但“灼燒”會(huì)產(chǎn)生污染空氣的氣體、粉塵、煙霧，所以不如乙方案更合理；然后設(shè)計(jì)提取的有關(guān)問(wèn)題；最后考查學(xué)生的計(jì)算能力及體驗(yàn)回收成果，增強(qiáng)成就感．

解答：解：（1）由題意，甲方案中：發(fā)生的有關(guān)化學(xué)方程式為：①2Cu+O₂

△   .

2CuO；
②CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；
③Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；
（2）從環(huán)保的角度，乙方案更合理，甲方案的“灼燒”會(huì)產(chǎn)生污染空氣的氣體、粉塵、煙霧；
（3）加入略過(guò)量的鐵屑的目的是“確保CuSO₄用完”或“將Cu完全置換出來(lái)”；
（4）蒸發(fā)、降溫都能使“綠礬”結(jié)晶出來(lái)，直接排放掉濾液，不僅造成了浪費(fèi)，還會(huì)造成環(huán)境污染或水污染；
（5）硫酸稀釋問(wèn)題，操作為：將濃硫酸沿玻璃棒加入水中；
（6）由題意，列式計(jì)算即可．

故本題答案為：（1）①2Cu+O₂

△   .

2CuO；②CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；
③Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．（第②個(gè)方程式“加熱”條件不作要求）
（2）乙．甲方案第一步“灼燒”會(huì)產(chǎn)生污染空氣的氣體、粉塵、煙霧．（關(guān)鍵詞：“污染空氣”）
（3）“確保CuSO₄用完”或“將Cu完全置換出來(lái)”，其他類似說(shuō)法均可得分．
將所得銅粉酸洗后再洗滌、干燥；或過(guò)濾前在加適量的酸以除去剩余的鐵粉．（關(guān)鍵詞：“加酸”）
（4）蒸發(fā)、降溫．水污染或環(huán)境污染．
（5）4900，3060．將濃硫酸沿玻璃棒加入水中（關(guān)鍵詞“濃硫酸加入水中”，答對(duì)順序即得分）．
（6）解：設(shè)所能處理的廢料中純銅質(zhì)量為x．
2Cu+2H₂SO₄+O₂?2CuSO₄+2H₂O
2×64  2×98
x       1000mL×1.84g/mL×98%

2×64

x

=

2×98

1000mL×1.84g/mL×98%

x=1177.6g
答：所能處理的廢料中含純銅1177.6克．

點(diǎn)評(píng)：本題探討了“從含銅廢料中回收銅”的有關(guān)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了不同的方案，并進(jìn)行評(píng)價(jià)，考察了考生的思考、探討、評(píng)價(jià)等諸多能力．