13 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物，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，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金属的回收利用开展了项目化学习。
任务一：调查废金属产生的原因。
这些暂时失去使用价值的金属或合金可能是由于腐蚀、损坏、自然淘汰或技术更新等原因而被废弃的。小组同学进行了对钢铁锈蚀原因的探究。
（1）取四枚相同的洁净铁钉分别放入试管中，进行如图甲所示实验，一段时间后发现A、D试管内铁钉锈蚀，且D试管内的铁钉有较厚铁锈。B、C试管内铁钉无明显变化（资料：氯化钙固体用于除去试管内的水蒸气，饱和氯化钠溶液是指该溶液不能再溶解氯化钠）。
① 对比A、B试管中的实验现象，说明铁锈蚀主要是与空气中的
② 对比A、D试管中的实验现象，说明铁锈蚀还与
任务二：调查金属废弃物的去向及再生产工业。
（2）图乙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：
（3）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，进行了如图丙所示实验（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（除水外）除$\ce{Al_{2}(SO_{4})_{3}}$，还含有的物质的化学式是
② 滤渣F的成分是
③ 反应Ⅲ中加入过量铁粉的目的是
任务一：调查废金属产生的原因。
这些暂时失去使用价值的金属或合金可能是由于腐蚀、损坏、自然淘汰或技术更新等原因而被废弃的。小组同学进行了对钢铁锈蚀原因的探究。
（1）取四枚相同的洁净铁钉分别放入试管中，进行如图甲所示实验，一段时间后发现A、D试管内铁钉锈蚀，且D试管内的铁钉有较厚铁锈。B、C试管内铁钉无明显变化（资料：氯化钙固体用于除去试管内的水蒸气，饱和氯化钠溶液是指该溶液不能再溶解氯化钠）。
① 对比A、B试管中的实验现象，说明铁锈蚀主要是与空气中的
氧气(或$\ce{O_{2}}$)
发生化学反应。② 对比A、D试管中的实验现象，说明铁锈蚀还与
氯化钠(或$\ce{NaCl}$)
有关。任务二：调查金属废弃物的去向及再生产工业。
（2）图乙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：
$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$
。（3）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，进行了如图丙所示实验（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（除水外）除$\ce{Al_{2}(SO_{4})_{3}}$，还含有的物质的化学式是
$\ce{FeSO_{4}}$
、$\ce{H_{2}SO_{4}}$
。② 滤渣F的成分是
$\ce{Fe、Cu}$
（填化学式）。③ 反应Ⅲ中加入过量铁粉的目的是
将滤液C中硫酸铜里的铜全部置换出来
。答案：13. (1) ① 氧气(或$\ce{O_{2}}$) ② 氯化钠(或$\ce{NaCl}$)
(2) $\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$
(3) ① $\ce{FeSO_{4}}$ $\ce{H_{2}SO_{4}}$ ② $\ce{Fe、Cu}$ ③ 将滤液C中硫酸铜里的铜全部置换出来
(2) $\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$
(3) ① $\ce{FeSO_{4}}$ $\ce{H_{2}SO_{4}}$ ② $\ce{Fe、Cu}$ ③ 将滤液C中硫酸铜里的铜全部置换出来
解析：
【分析】
本题围绕废金属回收利用展开，涉及铁锈蚀条件探究、炼铁原理、金属化学性质应用，解题思路如下：
1. 铁锈蚀探究：通过控制变量对比实验分析，①对比A、B试管，分析变量得出铁锈蚀与空气中氧气有关；②对比A、D试管，变量为是否含氯化钠，得出铁锈蚀与氯化钠有关。
2. 炼铁方程式：根据一氧化碳还原氧化铁的反应原理，结合配平与反应条件书写。
3. 金属回收实验：利用金属活动性顺序，分析各金属与酸的反应情况，判断滤液、滤渣成分，明确过量试剂的作用。
【解析】
（1）①对比A、B试管，A中铁钉接触氧气和水生锈，B试管中缺少氧气（实验设计控制变量），说明铁锈蚀主要与空气中的氧气发生化学反应；
②对比A、D试管，A中无氯化钠，D中有氯化钠且锈蚀更严重，说明铁锈蚀还与氯化钠有关；
（2）一氧化碳在高温下还原赤铁矿（$\ce{Fe_{2}O_{3}}$）生成铁和二氧化碳，化学方程式为：$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$；
（3）①废旧电路板中的铝、铁会与稀硫酸反应，铜在过氧化氢和稀硫酸作用下反应生成硫酸铜，金不反应，且稀硫酸可能过量，因此滤液A中除$\ce{Al_{2}(SO_{4})_{3}}$外，还含$\ce{FeSO_{4}}$（铁与硫酸反应生成）、$\ce{H_{2}SO_{4}}$（过量的硫酸）；
②滤液C为硫酸铜溶液，加入过量铁粉，铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，铁粉过量，因此滤渣F的成分是$\ce{Fe}$、$\ce{Cu}$；
③反应Ⅲ中加入过量铁粉的目的是将滤液C中硫酸铜里的铜全部置换出来，提高铜的回收率。
【答案】
13. (1) ① 氧气(或$\ce{O_{2}}$) ② 氯化钠(或$\ce{NaCl}$)
(2) $\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$
(3) ① $\ce{FeSO_{4}}$ $\ce{H_{2}SO_{4}}$ ② $\ce{Fe、Cu}$ ③ 将滤液C中硫酸铜里的铜全部置换出来
【知识点】
铁的锈蚀条件、化学方程式书写、金属的化学性质
【点评】
本题结合项目化学习背景，考查实验变量控制、炼铁原理、金属回收的实验分析，注重化学知识在实际生产中的应用，需要学生具备实验分析和知识迁移能力。
【难度系数】
0.5
本题围绕废金属回收利用展开，涉及铁锈蚀条件探究、炼铁原理、金属化学性质应用，解题思路如下：
1. 铁锈蚀探究：通过控制变量对比实验分析，①对比A、B试管，分析变量得出铁锈蚀与空气中氧气有关；②对比A、D试管，变量为是否含氯化钠，得出铁锈蚀与氯化钠有关。
2. 炼铁方程式：根据一氧化碳还原氧化铁的反应原理，结合配平与反应条件书写。
3. 金属回收实验：利用金属活动性顺序，分析各金属与酸的反应情况，判断滤液、滤渣成分，明确过量试剂的作用。
【解析】
（1）①对比A、B试管，A中铁钉接触氧气和水生锈，B试管中缺少氧气（实验设计控制变量），说明铁锈蚀主要与空气中的氧气发生化学反应；
②对比A、D试管，A中无氯化钠，D中有氯化钠且锈蚀更严重，说明铁锈蚀还与氯化钠有关；
（2）一氧化碳在高温下还原赤铁矿（$\ce{Fe_{2}O_{3}}$）生成铁和二氧化碳，化学方程式为：$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$；
（3）①废旧电路板中的铝、铁会与稀硫酸反应，铜在过氧化氢和稀硫酸作用下反应生成硫酸铜，金不反应，且稀硫酸可能过量，因此滤液A中除$\ce{Al_{2}(SO_{4})_{3}}$外，还含$\ce{FeSO_{4}}$（铁与硫酸反应生成）、$\ce{H_{2}SO_{4}}$（过量的硫酸）；
②滤液C为硫酸铜溶液，加入过量铁粉，铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，铁粉过量，因此滤渣F的成分是$\ce{Fe}$、$\ce{Cu}$；
③反应Ⅲ中加入过量铁粉的目的是将滤液C中硫酸铜里的铜全部置换出来，提高铜的回收率。
【答案】
13. (1) ① 氧气(或$\ce{O_{2}}$) ② 氯化钠(或$\ce{NaCl}$)
(2) $\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$
(3) ① $\ce{FeSO_{4}}$ $\ce{H_{2}SO_{4}}$ ② $\ce{Fe、Cu}$ ③ 将滤液C中硫酸铜里的铜全部置换出来
【知识点】
铁的锈蚀条件、化学方程式书写、金属的化学性质
【点评】
本题结合项目化学习背景，考查实验变量控制、炼铁原理、金属回收的实验分析，注重化学知识在实际生产中的应用，需要学生具备实验分析和知识迁移能力。
【难度系数】
0.5