Question

某集團是一家以生產電纜類產品為主的國家大型企業．在電纜生產過程中，不可避免地會產生一定量的含銅廢料（如：零碎電纜）．某化學興趣小組的四位同學得知這一情況后，圍繞“從含銅廢料中回收銅”提出了各自的看法．
甲同學根據已學知識，提出了一套回收方案：

乙同學在查閱資料后得知：在通入空氣并加熱的條件下，銅可與稀硫酸在溶液中發生反應（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①②③三個步驟中，與銅或銅的化合物有關的化學反應方程式分別是：
①

 

；②

 

；③

 

．
（2）從環保角度對兩套方案的不同部分進行比較，你認為

 

（填“甲”或“乙”）的方案更合理．理由是：

 

．
（3）丙認為，無論是甲還是乙的方案，在“加鐵屑”這一步時，應該加入略過量的鐵屑．你認為丙這么說的道理是：

 

．
丁又提出了疑問：“如果鐵過量，剩余的鐵會混在紅色粉末中，該怎么處理呢？”．請提出你的想法：

 

．
（4）最后，老師肯定了同學們的積極思考，但同時指出：方案最后一步所得淺綠色濾液結晶后，會得到一種俗稱“綠礬”的工業產品，可增加經濟效益．請寫出使“綠礬”結晶的兩種可能方法：

 

、

 

（“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，還會

 

．
（5）若上述方案所用的稀硫酸溶質質量分數為36.8%，問每1000mL98%的濃硫酸（密度為1.84g/mL）能配制出這種稀硫酸

 

g，需水

 

mL（水的密度為1.0g/mL）．在實驗室中稀釋濃硫酸時，是如何操作的：

 

．
（6）根據乙同學查出的方程式（2Cu+2H₂SO₄+O₂?2CuSO₄+2H₂O）計算：如果1000mL98%的濃硫酸（密度為1.84g/mL）稀釋后全部參加了反應（假設硫酸不和碎電纜皮、其他雜質反應），所能處理的廢料中含純銅多少克？（請寫出計算過程，結果精確到0.1克）

Answer 1

分析：“從含銅廢料中回收銅”符合綠色化學的理念，再回收利用中，設計了兩套方案，處理有關問題，并進行評價．甲方案中：發生的有關化學方程式為：①2Cu+O₂

△   .

2CuO；②CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；③Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．但“灼燒”會產生污染空氣的氣體、粉塵、煙霧，所以不如乙方案更合理；然后設計提取的有關問題；最后考查學生的計算能力及體驗回收成果，增強成就感．

解答：解：（1）由題意，甲方案中：發生的有關化學方程式為：①2Cu+O₂

△   .

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

故本題答案為：（1）①2Cu+O₂

△   .

2CuO；②CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；
③Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．（第②個方程式“加熱”條件不作要求）
（2）乙．甲方案第一步“灼燒”會產生污染空氣的氣體、粉塵、煙霧．（關鍵詞：“污染空氣”）
（3）“確保CuSO₄用完”或“將Cu完全置換出來”，其他類似說法均可得分．
將所得銅粉酸洗后再洗滌、干燥；或過濾前在加適量的酸以除去剩余的鐵粉．（關鍵詞：“加酸”）
（4）蒸發、降溫．水污染或環境污染．
（5）4900，3060．將濃硫酸沿玻璃棒加入水中（關鍵詞“濃硫酸加入水中”，答對順序即得分）．
（6）解：設所能處理的廢料中純銅質量為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．

點評：本題探討了“從含銅廢料中回收銅”的有關問題，設計了不同的方案，并進行評價，考察了考生的思考、探討、評價等諸多能力．