Question

【題目】印刷電路板在電子行業(yè)中應(yīng)用廣泛,其中的銅質(zhì)線路是通過化學(xué)試劑刻蝕覆蓋在有機絕緣材料上的銅板形成的。從廢棄的印刷電路板上可以回收銅及其化合物。甲、乙、丙三組同學(xué)分別采用了不同的回收方案如下（部分產(chǎn)物略去）：

（1）甲組步驟①中反應(yīng)的離子方程式為：______。

（2）甲組同學(xué)進(jìn)行實驗時，發(fā)現(xiàn)H2O2已變質(zhì)不能使用，他們需要在不使用H2O2的前提下實現(xiàn)反應(yīng)Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑。在你認(rèn)為能實現(xiàn)該轉(zhuǎn)化的裝置中的括號內(nèi)，標(biāo)出電極材料（填“Cu”或“C”，不能實現(xiàn)的裝置中不要填寫）。

________

（3）乙組同學(xué)使用的FeCl3溶液需要酸化的原因是：________。

（4）圖為乙組電解時的裝置圖。其中銅電極應(yīng)該與電源的_____（填“正極”或“負(fù)極”）相連。當(dāng)觀察到陰極有少量氣泡產(chǎn)生時，即停止電解，此時要回收的銅已全部析出。則陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為（按反應(yīng)發(fā)生的先后順序書寫）：_____、___、___。

（5）乙組同學(xué)用1L 0.2mol/L的FeCl3溶液溶解銅，電解時，陰極產(chǎn)生無色氣體0.56L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時停止電解，此時陽極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積共_____L。

（6）丙組同學(xué)利用FeCl3腐蝕銅板后的混合液中,若Cu2+、Fe3+和Fe2+的濃度均為0.10mol/L，請參照下表給出的數(shù)據(jù)和藥品,簡述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的實驗步驟（寫出試劑和操作）①_____________；②____；③過濾棄去濾渣。

	氫氧化物開始沉淀時的pH	氫氧化物沉淀完全時的pH
Fe3+	1.9	3.2
Fe2+	7.0	9.0
Cu2+	4.7	6.7
提供的藥品:Cl2、濃硫酸、NaOH溶液、CuO、Cu

Answer 1

【答案】Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O 防止Fe3+水解 負(fù)極 Fe3++e-=Fe2+ Cu2++2e-=Cu 2H++2e-=H2↑ 2.8 通入足量氯氣將Fe2+氧化成Fe3+ 加入CuO調(diào)節(jié)溶液pH至3.2~4.7

【解析】

（1）銅被酸性過氧化氫氧化為銅離子；

（2）依據(jù)電解池原理分析作答；

（3）鐵離子會發(fā)生水解；

（4）根據(jù)電解的基本原理及電解過程中陰極的放電順序分析作答；

（5）依據(jù)題意易知，陰極產(chǎn)生的氣體為氫氣，而陽極產(chǎn)生的氣體為氯氣，結(jié)合各離子的物質(zhì)的量根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒分析；

（6）依據(jù)沉淀溶解所需的pH值得出結(jié)論。

（1）銅單質(zhì)在酸性條件下被過氧化氫氧化最終生成硫酸銅與水，其離子方程式為：Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O；

（2）要實現(xiàn)Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑的氧化還原反應(yīng)，需要在有外加電源的條件下，將Cu電極接入電源的正極，作為電解池的陽極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；而陰極電極材料為C，氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，則故答案為：；

（3）氯化鐵溶液中，鐵離子會發(fā)生水解，使溶液先酸性，酸化后，可防止Fe3+水解；

（4）電解CuCl2、FeCl2和FeCl3的混合溶液來制備金屬單質(zhì)銅，則銅電極要作為陰極與電源的負(fù)極相連，氧化性：Fe3+>Cu2+>H+,則陰極電解的放電順序可知，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe3++e-=Fe2+；Cu2++2e-=Cu；2H++2e-=H2↑；

（5）用1L 0.2mol/L的FeCl3溶解銅，則生成的n(Cu2+)=×0.2mol/L×1L=0.1mol,溶液中當(dāng)陰極產(chǎn)生無色氣體0.56L氣體時，則陰極產(chǎn)生的氫氣為0.56L，標(biāo)磚狀況下生成的氫氣的物質(zhì)的量為=0.025mol，依據(jù)放電順序可知陰極反應(yīng)式分別為：Cu2++2e-=Cu；2H++2e-=H2↑，則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.1 mol×2+0.025mol×2=0.25 mol，而陽極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：2Cl-－2e-=Cl2↑，故生成的氯氣的物質(zhì)的量為×0.25 mol=0.125mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.125mol×22.4L=2.8L；

（6）氫氧化亞鐵沉淀所需pH范圍為7.0-9.0，氫氧化鐵完全沉淀所需pH值為1.9-3.2，氫氧化銅開始沉淀時的pH為4.7，若要除去Cu2+中的Fe2+和Fe3+，則需要先將Fe2+轉(zhuǎn)化為鐵離子，再調(diào)節(jié)溶液的pH范圍以達(dá)到除雜目的，依據(jù)所給實驗用品可知，除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的實驗步驟①通入足量氯氣將Fe2+氧化成Fe3+；②加入CuO調(diào)節(jié)溶液pH至3.2~4.7；最后過濾棄去濾渣，故答案為：通入足量氯氣將Fe2+氧化成Fe3+；加入CuO調(diào)節(jié)溶液pH至3.2~4.7。