内容正文:
跨学科实践活动
----垃圾的分类与回收利用
1.垃圾是放错地方的资源,城市的废旧电器是一座“金属矿山”,某废旧电器中含有锌、铜、镍(Ni)三种金属,化学小组的同学为了从中回收金属铜和镍,开展如下的探究活动。已知:镍在金属活动性顺序中位于氢前面,硫酸镍(化学式能溶于水。
【活动目标】从含有锌、铜、镍三种金属的废旧电器中回收铜和镍
【活动设计】化学小组设计了如图所示的物质转化流程。
步骤①中得到的A是 。步骤②中生成C的化学方程式是 。
【反思评价】请谈谈合理开发城市“金属矿山”的意义。
2.(2022·威海)物尽其用-金属之“铝”
社会发展离不开金属,生产生活中铁、铝及其合金制品随处可见。
(1)铝制易拉罐(如图1)
某品牌碳酸饮料的易拉罐是由铝合金制成的,该铝合金中铝的含量约为97%,还含有镁、锰、铁、铟(In)等。
①将易拉罐剪成条状,打磨后与纯铝片相互刻画,发现纯铝片表面有划痕,说明
。
图1
②“是否应该停止使用铝制易拉罐”是当前的一个社会性科学议题。有同学认为应该停止使用铝制易拉罐,理由可能为 (写一条即可);也有同学支持继续使用铝制易拉罐,请你结合铝的性质阐述理由: (写出一条即可)。
③生活垃圾要分类投放,可与废弃易拉罐作为同一类投放的是 (填字母)。
A.废旧电池 B.废弃口罩
C.厨余垃圾 D.废旧铁锅
(2)储氢材料
储氢材料的研发是氢能源技术的关键之一。金属铝可用作储氢材料,储氢后生成氢化铝(AIH3),其中氢元素的化合价为 ;释氢原理为氢化铝与水反应释放氢气,同时生成氢氧化铝,其反应的化学方程式为
(3)制备铝
工业上常用电解氧化铝的方法制备金属铝,同时生成氧气,该反应的化学方程式为 。
(4)铝合金中的铟(In)
如图2为铝、铟的原子结构示意图。某同学推测金属铟与铝的化学性质相似,理由是 。实验证明,铟可以与稀盐酸反应,其反应的化学方程式为 。
铝原子 铟原子
图2
3.金属锡(Sn)是人类发现最早且应用于生产的金属之一,锡器常用于茶叶、鲜花等物品的保鲜。化学小组围绕金属锡展开探究。
【探究一】锡的冶炼
(1)《天工开物》中记载了锡的冶炼方法。锡砂中的和木炭高温条件下反应生成锡和二氧化碳,反应的化学方程式为 。
(2)炼锡时,有关键的一步“点铅勾锡”,即在锡中加入少量铅形成合金,更易熔化流出,原因是 。
【探究二】锡的金属活动性顺序
(3)小组同学为探究铜和锡的金属活动性顺序,设计了下表所示实验(金属片均已打磨,且形状、大小相同,试管中所用5%的稀盐酸体积相同)。
【实验记录与分析】
实验一
实验二
实验操作
实验现象
产生气泡
实验结论
铜、锡的金属活动性由强到弱的顺序为
【反思评价】探究以上两种金属的活动性顺序,除利用金属与酸溶液的反应外,还可选用的一组试剂是 (提供的实验试剂:铜片、锡片、CuCl2溶液、SnCl2溶液)。
【拓展应用】古代锡器常用来饮酒喝茶,很少装醋(含醋酸),原因是
【探究三】锡的回收
某废铜线中主要含有铜和锡(Sn)金属,采用如下流程回收金属铜和锡。
(4)将废铜线预先粉碎的目的是 。
(5)步骤①中反应的化学方程式是 。
(6)理论推算,最后获得金属铜的质量 (填“大于”“小于”或“等于”)原废铜线中铜的质量。
(7)步骤②反应的基本反应类型属于 。
海洋资源的综合利用与制盐
1.《天工开物》是我国古代的科学技术著作,记载了制盐、冶金等场景。
活动一:制盐
“西川有火井······以长竹剖开去节,合缝漆布,一头插入井底,其上曲接,以口紧对釜脐,注卤水釜中,只见火意烘烘,水即滚沸。”
(1)火井指的是天然气井,天然气的主要成分是 。
(2)制盐的原理是卤水通过 (填“蒸发结晶”或“降温结晶”)得到粗盐。
活动二:采矿和冶炼锡
(3)锡是“五金”(金、银、铜、铁、锡)之一,这五种金属元素最本质的区别是 。下列各组物质不能验证锡、银两种金属的活动性顺序的是_(填字母)。
A.Sn、Ag、稀盐酸 溶液
C.Sn、Ag、CuSO4溶液 D.溶液
(4)采矿:古代水中淘取锡砂(主要成分为,难溶于水)与 操作的原理相似,所用容器的孔径需_ (填“大于”或“小于”)锡砂颗粒大小。
(5)冶炼:“凡煎炼亦用洪炉,入砂数百斤,丛架木炭亦数百斤,鼓鞴(指鼓入空气)熔化。”涉及的反应之一是一氧化碳在高温条件下还原锡砂,写出该反应的化学方程式: 。
2.21世纪我国海洋事业的总目标是建成现代化的海洋强国。某化学兴趣小组的同学们利用寒假时间,通过参观场馆、采访专家、实验模拟等形式,就“海洋资源的综合利用”展开了项目式学习。
活动一:认识海洋资源
【参观场馆】同学们走进海洋馆,认真学习了有关海洋资源的知识,参观结束时海洋馆的工作人员向同学们赠送了海水样品。
【归纳总结】
(1)海洋除蕴含着丰富的水资源外,还可为人类提供的资源是 (写出一种)。
(2)海水中的氯、钠、镁、钾、溴等11种 (填“元素”“原子”或“单质”),占海水所溶解物质总质量的99.8%以上,从中可以提取50多种化学物质。
活动二:了解海水淡化
【采访专家】同学们聆听有关专家介绍海水淡化的常用方法和最新研究:目前海水淡化的主流方法有多效蒸发海水淡化技术和反渗透技术,除盐率可高达96%。
【交流心得】
(3)将海水蒸发淡化的过程属于 (填“物理”或“化学”)变化。
(4)淡化后的海水属于软水,其中可溶性钙、镁化合物的含量 (填“增大”“减小”或“不变”)。
活动三:模拟海水晒盐
海水晒盐的目的是从海水中获取NaCl。同学们在实验室中用海水样品模拟海水晒盐。
【实验模拟】取少量海水进行过滤。将过滤后的海水倒入蒸发皿中,点燃酒精灯加热海水,同时用玻璃棒不断搅拌。一段时间后有晶体析出,停止加热。
【实验分析】同学们利用海水中两种主要物质的溶解度表(如下),对海水晒盐的过程进行分析。
温度/℃
0
20
40
60
80
100
溶解度/g
NaCl
35.7
36.0
36.6
37.3
38.4
39.8
30.1
37.8
51.7
103.3
111.0
120.1
(5)海水晒盐利用的原理是 结晶。
(6)海水晒盐过程中析出的主要物质是 ,原因是 。剩余海水为这种物质的 (填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(7)实验停止后,剩余海水温度恢复至20℃,此时海水中NaCl的质量分数为 (结果精确到0.1%)。
(8)若将海水完全蒸干反而不利于制盐,原因是 。
参考答案
垃圾的分类与回收利用
1. 【活动设计】铜(或Cu) 【反思评价】节约金属资源,减少对环境的污染。(合理即可)【解析】实验二:【活动设计】锌、镍的活动性比氢强,铜的活动性比氢弱,加入过量的稀硫酸,锌、镍分别与稀硫酸反应生成硫酸锌、硫酸镍和氢气,铜不与硫酸反应,则金属A 为铜,溶液B为硫酸锌、硫酸镍、硫酸;由于锌的活动性比镍的活动性强,硫酸镍反应生成硫酸锌和镍。
2.
(1)①合金的硬度比纯金属的大 ②铝制易拉罐提炼会产生污染(合理即可)不易破、携带方便等(合理即可)③D (4)原子的最外层电子数相同 2In+6HCl
3.
(2)形成合金熔点降低(3)【实验记录与分析】无明显现象(或无气泡产生)锡>铜【反思评价】铜片和溶液(或锡片和溶液)【拓展应用】锡与醋酸反应(4)增大反应物的接触面积,加快反应速率 (5)(6)大于(7)分解反应海洋资源的综合利用与制盐
1.(1)甲烷(或CH4)(2)蒸发结晶(3)质子数不同B (4)过滤 小于
2.(1)化学资源(或矿产资源、动力资源、生物资源等)(2)元素(3)物理 (4)减小(5)蒸发(6)氯化钠 氯化钠的溶解度受温度影响不大,蒸发过程中结晶析出,氯化钙的溶解度随温度升高而增加,且受温度影响较大,故蒸发过程中,氯化钙溶解在水中,不易析出 饱和(7)26.5%(8)若将海水完全蒸干,氯化钙等杂质会留在所得氯化钠固体中,导致得到的盐不纯,增加了分离它们的难度和成本
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