Question

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?2CuSO₄+2H₂O），于是他提出了另一套方案：

（1）甲方案的①②③三个步骤中，与铜或铜的化合物有关的化学反应方程式分别是：
①

 

；②

 

；③

 

．
（2）从环保角度对两套方案的不同部分进行比较，你认为

 

（填“甲”或“乙”）的方案更合理．理由是：

 

．
（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：

 

．
丁又提出了疑问：“如果铁过量，剩余的铁会混在红色粉末中，该怎么处理呢？”．请提出你的想法：

 

．
（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”结晶的两种可能方法：

 

、

 

（“绿矾”溶解度随温度升高而增大）．如果直接排放掉滤液，不仅造成了浪费，还会

 

．
（5）若上述方案所用的稀硫酸溶质质量分数为36.8%，问每1000mL98%的浓硫酸（密度为1.84g/mL）能配制出这种稀硫酸

 

g，需水

 

mL（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：

 

．
（6）根据乙同学查出的方程式（2Cu+2H₂SO₄+O₂?2CuSO₄+2H₂O）计算：如果1000mL98%的浓硫酸（密度为1.84g/mL）稀释后全部参加了反应（假设硫酸不和碎电缆皮、其他杂质反应），所能处理的废料中含纯铜多少克？（请写出计算过程，结果精确到0.1克）

Answer 1

分析：“从含铜废料中回收铜”符合绿色化学的理念，再回收利用中，设计了两套方案，处理有关问题，并进行评价．甲方案中：发生的有关化学方程式为：①2Cu+O₂

△   .

2CuO；②CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；③Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．但“灼烧”会产生污染空气的气体、粉尘、烟雾，所以不如乙方案更合理；然后设计提取的有关问题；最后考查学生的计算能力及体验回收成果，增强成就感．

解答：解：（1）由题意，甲方案中：发生的有关化学方程式为：①2Cu+O₂

△   .

2CuO；
②CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；
③Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；
（2）从环保的角度，乙方案更合理，甲方案的“灼烧”会产生污染空气的气体、粉尘、烟雾；
（3）加入略过量的铁屑的目的是“确保CuSO₄用完”或“将Cu完全置换出来”；
（4）蒸发、降温都能使“绿矾”结晶出来，直接排放掉滤液，不仅造成了浪费，还会造成环境污染或水污染；
（5）硫酸稀释问题，操作为：将浓硫酸沿玻璃棒加入水中；
（6）由题意，列式计算即可．

故本题答案为：（1）①2Cu+O₂

△   .

2CuO；②CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；
③Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．（第②个方程式“加热”条件不作要求）
（2）乙．甲方案第一步“灼烧”会产生污染空气的气体、粉尘、烟雾．（关键词：“污染空气”）
（3）“确保CuSO₄用完”或“将Cu完全置换出来”，其他类似说法均可得分．
将所得铜粉酸洗后再洗涤、干燥；或过滤前在加适量的酸以除去剩余的铁粉．（关键词：“加酸”）
（4）蒸发、降温．水污染或环境污染．
（5）4900，3060．将浓硫酸沿玻璃棒加入水中（关键词“浓硫酸加入水中”，答对顺序即得分）．
（6）解：设所能处理的废料中纯铜质量为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：所能处理的废料中含纯铜1177.6克．

点评：本题探讨了“从含铜废料中回收铜”的有关问题，设计了不同的方案，并进行评价，考察了考生的思考、探讨、评价等诸多能力．