2. 跨学科实践。
垃圾是放错位置的资源，做好垃圾分类回收处理能够变废为宝。金属废弃物作为可回收垃圾，打造“资源—产品—废旧资源—废旧资源再利用”的循环发展模式，通过合理的回收处理后，可以实现金属的循环再生，从而节约资源、缓解金属资源不足的问题。
某项目化学习小组围绕废旧金属的回收利用开展了项目化学习。
任务一：认识日常生活中的废旧金属。
常见金属废弃物主要来自工业生产、废旧设备等。下表是几种常见金属废弃物及其所含的主要金属元素。
（1）废旧金属中含有铁元素的材料多为钢或生铁。生铁和钢的性能不同的主要原因是
含碳量不同
。铁轨材料用钢而不用纯铁，原因是钢的强度和硬度比纯铁
大
（填“大”或“小”）。
（2）电缆中常用铜做导线，这主要是利用了铜的
导电
性。
任务二：调查金属废弃物的去向及再生产工业。
（3）图甲是铁制品循环利用的示意图，回收1 t废钢铁可炼得0.9 t钢，与冶炼矿石相比，可节约大约一半的成本，还可减少空气污染、水污染和固体废弃物的排放。请写出炼铁厂用一氧化碳作还原剂冶炼赤铁矿的化学方程式：
$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$
。
（4）某废旧手机的电路板中主要含有铜，还含有少量铝、铁、金等金属。为回收其中的铜、金，进行了图乙所示实验（已知 $\ce{Cu + H_{2}O_{2} + H_{2}SO_{4}=CuSO_{4} + 2H_{2}O}$；本实验条件下，金不发生反应）。
① 滤液 A 中的物质除$\ce{Al_{2}(SO_{4})_{3}}$和水外，还含有的物质的化学式是
$\ce{FeSO_{4}}$
、
$\ce{H_{2}SO_{4}}$
。
② 滤渣 E 的成分是
Fe、Cu
（填化学式）。
③ 反应Ⅲ中加入过量铁粉的目的是
把滤液C中的铜完全置换出来
。
任务三：制作金属废弃物回收利用的宣传海报。
（5）通过小组交流讨论，该小组的同学计划制作关于金属废弃物回收利用的海报，请你为海报拟一个主标题：“
回收金属废弃物,为地球贡献一份力量(答案合理即可)
”。
答案：2. (1) 含碳量不同 大 (2) 导电 (3) $\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$ (4) ① $\ce{FeSO_{4}}$ $\ce{H_{2}SO_{4}}$(此两空可互换) ② Fe、Cu ③ 把滤液C中的铜完全置换出来 (5) 回收金属废弃物,为地球贡献一份力量(答案合理即可)
解析:(4) ① 废旧手机的电路板中主要含有铜,还含有少量铝、铁、金等金属,加入过量稀硫酸,铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,铜、金与稀硫酸不反应,稀硫酸过量,故滤液A中的物质除$\ce{Al_{2}(SO_{4})_{3}}$和水外,还含有的物质的化学式是$\ce{FeSO_{4}}$、$\ce{H_{2}SO_{4}}$。② 滤渣B中含铜、金,向滤渣B中加入足量稀硫酸和过氧化氢溶液,铜、过氧化氢和硫酸反应生成硫酸铜和水,故滤液C中含硫酸铜、硫酸,向滤液C中加入过量铁粉,铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,铁过量,故滤渣E的成分为Cu、Fe。③ 由以上分析可知,反应Ⅲ中铁粉过量的目的是把滤液C中的铜完全置换出来。
解析：
【分析】
本题围绕废旧金属回收利用的跨学科实践展开，需结合金属的性质、合金特点、化学方程式书写、金属活动性顺序等基础知识，逐一分析各小问题：
1. 生铁和钢是铁的合金，性能差异源于含碳量不同，合金硬度大于纯金属，据此解答（1）；
2. 铜作导线利用其导电特性，解答（2）；
3. 一氧化碳还原氧化铁炼铁，需注意反应条件和化学方程式配平，解答（3）；
4. 根据金属活动性顺序，铝、铁能与稀硫酸反应，铜、金不反应，结合后续反应分析滤液、滤渣成分，解答（4）；
5. 海报标题需贴合金属回收主题，合理即可，解答（5）。
【解析】
（1）生铁和钢均为铁合金，含碳量不同导致性能不同；钢作为铁合金，强度和硬度比纯铁大，因此铁轨用钢，故答案为含碳量不同、大。
（2）铜具有良好的导电性，常用作导线，故答案为导电。
（3）一氧化碳在高温下还原赤铁矿（主要成分为$\ce{Fe_{2}O_{3}}$）生成铁和二氧化碳，化学方程式为$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$。
（4）① 废旧电路板中的铝、铁与过量稀硫酸反应，生成$\ce{Al_{2}(SO_{4})_{3}}$、$\ce{FeSO_{4}}$，且稀硫酸过量，铜、金不反应，因此滤液A中除$\ce{Al_{2}(SO_{4})_{3}}$和水外，还含$\ce{FeSO_{4}}$、$\ce{H_{2}SO_{4}}$；② 滤渣B含铜、金，加入稀硫酸和过氧化氢后，铜反应生成硫酸铜，金不反应，滤液C含硫酸铜和过量硫酸，加入过量铁粉后，铁与硫酸铜反应生成铜，且铁粉过量，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁，因此滤渣E为Fe、Cu；③ 加入过量铁粉的目的是将滤液C中的铜完全置换出来。
（5）海报标题需体现金属回收利用的意义，如“回收金属废弃物，为地球贡献一份力量”（合理即可）。
【答案】
(1) 含碳量不同；大
(2) 导电
(3) $\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$
(4) ① $\ce{FeSO_{4}}$；$\ce{H_{2}SO_{4}}$（两空可互换）；② Fe、Cu；③ 把滤液C中的铜完全置换出来
(5) 回收金属废弃物，为地球贡献一份力量（答案合理即可）
【知识点】
金属的性质、合金、化学方程式书写
【点评】
本题为跨学科实践题，结合废旧金属回收的实际情境，考查金属相关基础知识，注重知识的应用，引导学生关注资源回收利用，难度适中。
【难度系数】
0.7
