Question

【题目】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+O22CuSO4+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+O22CuSO4+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____克。（请写出计算过程，结果精确到0.1克）

Answer 1

【答案】2Cu+O22CuO CuO+H2SO4═CuSO4+H2O Fe+CuSO4═FeSO4+Cu 乙 甲方案第一步“灼烧”会产生污染空气的气体、粉尘、烟雾 将Cu完全置换出来 过滤前在加适量的酸以除去剩余的铁粉 蒸发 降温 水污染 4900 3060 将浓硫酸沿玻璃棒加入水中 1177.6

【解析】

“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。

（1）有分析可知甲方案中：发生的有关化学方程式为：①2Cu+O22CuO；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）设能配制出这种稀硫酸的质量为m，

1000mL×1.84g/mL×98%=36.8%m，m=4900g，则需要加入的水的质量为：4900g-1000mL×1.84g/mL=3060g，因水的密度是1g/mL，所以需要水的体积为3060mL。

硫酸稀释问题，操作为：将浓硫酸沿玻璃棒加入水中；

（6）设所能处理的废料中纯铜质量为x，

x＝1177.6g，故填1177.6。