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10a. Química de Prepa-Fundir Cobre





INFORMACIÓN

El cobre se funde a partir de un mineral de cobre, por lo general se le llama calcopirita, CuFeS2. Se mezcla con caliza y arena para producir Oxido de Hierro, FeO, y queda Sulfuro de Cobre. El Sulfuro de Cobre se funde y se quema para liberar otro contaminante Dióxido de Azufre, un contaminante que se relaciona con problemas de salud a largo plazo para aquellas personas que están expuestas. Por cada tonelada de cobre que se produce en una refinería como Asarco, se producen y se emiten a la atmósfera 1.5 toneladas de escoria y dos toneladas de dióxido de azufre.

Los estudiantes exploran la separación del cobre de un compuesto a través de un proceso químico de manera similar a lo que se lleva a cabo en una refinería o fundidora y descubren el impacto de los contaminantes generados por la fundición y extracción.

Introducción: Los estudiantes examinan la gráfica a continuación y discuten las implicaciones de los residuos en el ambiente.

Entradas de materiales de proceso y emisiones de contaminantes para fundición y refinería de cobre

Proceso Entrada de Material Emisiones al Aire Residuos de Proceso Otros Residuos
Concentración de cobre Mineral de cobre, agua, reactivos químicos, espesante Aguas residuales de flotación Jales que contienen minerales residuales tales como caliza y cuarzo
Lixiviado de cobre Concentrado de cobre, ácido sulfúrico Lixiviado sin control Cúmulo residuo lixiviado
Fundición de cobre Concentrado de cobre, flux silíceo Partículas de dióxido de azufre, partículas que contienen arsénico, antimonio, cadmio, plomo, mercurio y zinc Purga planta de ácido, lechada/lodo, jales que contienen hierro, sulfuro, sílice
Conversión de cobre Cobre opaco, desecho de cobre, flux silíceo Partículas de dióxido de azufre, que contienen arsénico, antimonio, cadmio, plomo, mercurio y zinc Purga planta de ácido, lechada/lodo, jales que contienen hierro, sulfuro, sílice
Refinería electrolítica de cobre Cobre con superficie negra con burbujas, ácido sulfúrico Lodos que contienen impurezas tales como oro, plata, antimonio, arsénico, bismuto, hierro, plomo, níquel, selenio, sulfuro y zinc

Discutir: ASARCO fundió cobre y otros compuestos por casi 100 años. ¿Cómo lo hace sentir la información en la gráfica con respecto a estar tan cerca de la fundidora ASARCO? ¿Qué piensa Ud. que hicieron con los residuos? ¿Cómo usa Ud. el cobre? Ahora que ya cerraron la fundidora, ¿En dónde se funde el cobre hoy en día

EXPLICAR

ASARCO fundió cobre y como muchas otras refinerías, quedan residuos químicos que han dañado a personas y al medio ambiente. Las reacciones químicas a continuación demuestran los contaminantes que producen las refinerías.

Compare los reactivos con los productos. Identifique cada parte de la ecuación al identificar el metal que se está fundiendo, el compuesto del cual se está separando y el residuo.

  1. 2 CuFeS2 + 3 O2 → 2 FeO + 2 CuS + 2 SO2
  2. 2 CuS + 3 O2 → 2 CuO + 2 SO2
  3. 2 FeS(l) + 3 O2 + 2 SiO2 (l) →2 FeSiO3(l) + 2 SO2(g)
  4. 2 FeS + 3 O2 → 2 FeO + 2 SO2
  5. CuCO3 → CuO + CO2
  6. 2 Zns + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2
  7. 2 SO2 + O2 → 2 SO3
  8. ZnO + CO → Zn (vapor) + CO2
  9. Enumere todo el residuo

EXPLORAR

Propósito: Usted hará un experimento químico demostrando una reacción química que separa un metal de un compuesto y determinar qué es lo que queda.

Materiales: Cloruro de cobre (II), un pedazo de papel aluminio (10 cm x 10 cm), un frasco de laboratorio de 250 mL, varilla de agitación, termómetro, agua destilada, cronómetro, lentes de seguridad, báscula.

Procedimiento

  1. Medir 3 gramos de cloruro de cobre (II) y hacer observaciones acerca de su apariencia física.
  2. Vaciar 100 mL de agua destilada en el cloruro de cobre (II). Agitar con la varilla de agitación.
  3. Hacer una observación acerca del cloruro de cobre disuelto en el agua.
  4. Tome la masa del aluminio.
  5. Cloruro de Cobre (II) Sólido  
    Cloruro de Cobre (II) disuelto en agua  
    Aluminio Sólido  
  6. Romper en trocitos el papel aluminio y colocarlo en el frasco de laboratorio. Lo puede empujar hacia adentro con la varilla de agitación.
  7. Hacer tantas observaciones como sea posible con respecto a la reacción en el frasco de laboratorio.
Observación de la reacción:
¿Qué está sucediendo? ¿Color? ¿Que se está disolviendo? ¿Qué siente?

Medir el Cobre

  1. Con unas tenazas saque el pedazo de aluminio "que quedo". Permita que el líquido escurra en el frasco de laboratorio. Tome la masa de aluminio.
  2. Dar forma de cono al filtro de papel y filtre el contenido en un frasco de laboratorio vacío, raspar el cobre, Cu. Tomar la masa. Registrar.
Masa de cloruro de cobre (II) que tuvo reacción  
Masa de metal de aluminio (inicial)  
Masa de alambre de aluminio que quedó (final)  
Masa de metal de aluminio que tuvo reacción (Inicial – Final Aluminio)  
Masa de cobre que realmente se produjo  

En este laboratorio el cloruro de cobre (II) reacciona con el metal de aluminio en una sola reacción de desplazamiento. Usar los datos que se recopilaron. SIEMPRE HACER UN "REQUISITO" Y "DETERMINADO" PARA SULUCIONAR ESTOS PROBLEMAS.

  1. Escribir una ecuación química equilibrada para el reemplazo único de cloruro de cobre (II) con el metal de aluminio para producir metal de cobre y cloruro de aluminio.
      • a. Calcular el número de mol de cloruro de cobre (II) que se usó.
      • b. Calcular el número de mol de metal de aluminio que se usó.
  2. Determinar el reactivo limitante.
  3. ¿Cuál es el exceso de reactivo? Solo hay dos reactivos:
  4. ¿Cuánto exceso de reactivo (en gramos) queda una vez que se ha terminado la reacción?

Análisis:

  1. Viendo los reactivos de acceso, ¿es el exceso de reactivo una cantidad mayor que el cobre que se produjo? ¿Qué pasó con el aluminio y el cloruro que tuvieron una reacción?
  2. Escribir la ecuación química:
  3. ¿Cuál es el elemento que se quería extraer?
  4. ¿Cuál residuo quedó?
  5. En una fundidora, si se extrajo el cobre empleando estos medios químicos, ¿Qué pasa con los químicos que quedan?
  6. ¿Qué puede hacer Usted para asegurar que estos se eliminan debidamente?
  7. ¿Qué pruebas puede Ud. llevar a cabo para asegurar que el terreno está seguro para que otras personas se asienten en un sitio de una fundidora?
  8. Comparta la información que Ud. ha aprendido acerca de la fundición de cobre con alguien más joven que Ud. ¿Qué piensan al respecto? ¿Qué podemos hacer al respecto?

10a. Química de Prepa- Fundir Cobre

10b. Química de Prepa- Compuestos de Plomo en Suelos de la Localidad

10c. Química de Prepa- Contaminantes Atmosfericos y sus Fuentes