Question

【題目】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+O22CuSO4+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+O22CuSO4+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____克。（請寫出計算過程，結果精確到0.1克）

Answer 1

【答案】2Cu+O22CuO CuO+H2SO4═CuSO4+H2O Fe+CuSO4═FeSO4+Cu 乙 甲方案第一步“灼燒”會產生污染空氣的氣體、粉塵、煙霧 將Cu完全置換出來 過濾前在加適量的酸以除去剩余的鐵粉 蒸發 降溫 水污染 4900 3060 將濃硫酸沿玻璃棒加入水中 1177.6

【解析】

“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。

（1）有分析可知甲方案中：發生的有關化學方程式為：①2Cu+O22CuO；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）設能配制出這種稀硫酸的質量為m，

1000mL×1.84g/mL×98%=36.8%m，m=4900g，則需要加入的水的質量為：4900g-1000mL×1.84g/mL=3060g，因水的密度是1g/mL，所以需要水的體積為3060mL。

硫酸稀釋問題，操作為：將濃硫酸沿玻璃棒加入水中；

（6）設所能處理的廢料中純銅質量為x，

x＝1177.6g，故填1177.6。