Question

18．坐落于揚州寶應的江蘇寶勝集團是一家以生產電纜類產品為主的國家大型企業(yè)．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(jù)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(fā)生反應
（方程式為：2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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：
①2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO；
②CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；
③Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）從環(huán)保角度對兩套方案的不同部分進行比較，你認為乙（填“甲”或“乙”）的方案更合理．理由是：甲方案第一步“灼燒”會產生污染空氣的氣體、粉塵、煙霧．
（3）丙認為，無論是甲還是乙的方案，在“加鐵屑”這一步時，應該加入略過量的鐵屑．你認為丙這么說的道理是：“確保CuSO₄用完”或“將Cu完全置換出來”（合理即可）．
（4）丁又提出了疑問：“如果鐵過量，剩余的鐵會混在紅色粉末中，該怎么處理呢？”．請?zhí)岢瞿愕南敕ǎ簩⑺�得銅粉酸洗后再洗滌、干燥或過濾前在加適量的酸以除去剩余的鐵粉．
（5）最后，老師肯定了同學們的積極思考，但同時指出：方案最后一步所得淺綠色濾液結晶后，會得到一種俗稱“綠礬”的工業(yè)產品，可增加經濟效益．請寫出使“綠礬”結晶的兩種可能方法：蒸發(fā)、降溫（“綠礬”溶解度隨溫度升高而增大）．如果直接排放掉濾液，不僅造成了浪費，還會水污染或環(huán)境污染．
（6）若上述方案所用的稀硫酸溶質質量分數(shù)為36.8%，問每1000mL98%的濃硫酸（密度為1.84g/mL）能配制出這種稀硫酸4900g，需水3060mL（水的密度為1.0g/mL）．在實驗室中稀釋濃硫酸時，是如何操作的：將濃硫酸沿玻璃棒加入水中．
（7）根據(jù)乙同學查出的方程式（2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 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(fā)生的有關化學方程式為：①2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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(fā)生的有關化學方程式為：①2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO；②CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；③Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；
（2）從環(huán)保的角度，乙方案更合理，甲方案的“灼燒”會產生污染空氣的氣體、粉塵、煙霧；
（3）加入略過量的鐵屑的目的是“確保CuSO₄用完”或“將Cu完全置換出來”；
（4）多余的鐵粉可以利用鐵和酸反應除去；
（5）蒸發(fā)、降溫都能使“綠礬”結晶出來，直接排放掉濾液，不僅造成了浪費，還會造成環(huán)境污染或水污染；
（6）設稀硫酸的質量為x，則36.8%x=1000mL×1.84g/mL×98%，得x=4900g；需要水的體積：（4900g-1000mL×1.84g/mL）÷1.0g/mL=3060mL；
稀釋濃硫酸的方法是：將濃硫酸沿燒杯壁緩緩倒入水中，并用玻璃棒不斷攪拌；
（7）由題意，列式計算即可．
故答案為：（1）①2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO；②CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；③Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；
（2）乙；甲方案第一步“灼燒”會產生污染空氣的氣體、粉塵、煙霧；
（3）“確保CuSO₄用完”或“將Cu完全置換出來”（合理即可）；
（4）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；
（5）蒸發(fā)、降溫；水污染或環(huán)境污染；
（6）4900，3060；將濃硫酸沿玻璃棒加入水中；
（7）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%
 $\frac{2×64}{x}$=$\frac{2×98}{1000mL×1.84g/mL×98%}$   
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．