Question

【題目】印刷電路板在電子行業中應用廣泛,其中的銅質線路是通過化學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、丙三組同學分別采用了不同的回收方案如下（部分產物略去）：

（1）甲組步驟①中反應的離子方程式為：______。

（2）甲組同學進行實驗時，發現H2O2已變質不能使用，他們需要在不使用H2O2的前提下實現反應Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑。在你認為能實現該轉化的裝置中的括號內，標出電極材料（填“Cu”或“C”，不能實現的裝置中不要填寫）。

________

（3）乙組同學使用的FeCl3溶液需要酸化的原因是：________。

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

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

（6）丙組同學利用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據和藥品,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調節溶液pH至3.2~4.7

【解析】

（1）銅被酸性過氧化氫氧化為銅離子；

（2）依據電解池原理分析作答；

（3）鐵離子會發生水解；

（4）根據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）依據題意易知，陰極產生的氣體為氫氣，而陽極產生的氣體為氯氣，結合各離子的物質的量根據電子轉移數守恒分析；

（6）依據沉淀溶解所需的pH值得出結論。

（1）銅單質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Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑的氧化還原反應，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，失電子發生氧化反應；而陰極電極材料為C，氫離子得電子發生還原反應生成氫氣，則故答案為：；

（3）氯化鐵溶液中，鐵離子會發生水解，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銅，則銅電極要作為陰極與電源的負極相連，氧化性：Fe3+>Cu2+>H+,則陰極電解的放電順序可知，陰極發生的電極反應為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,溶液中當陰極產生無色氣體0.56L氣體時，則陰極產生的氫氣為0.56L，標磚狀況下生成的氫氣的物質的量為=0.025mol，依據放電順序可知陰極反應式分別為：Cu2++2e-=Cu；2H++2e-=H2↑，則轉移的電子數為0.1 mol×2+0.025mol×2=0.25 mol，而陽極發生的電極反應式為：2Cl-－2e-=Cl2↑，故生成的氯氣的物質的量為×0.25 mol=0.125mol，在標準狀況下的體積為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+轉化為鐵離子，再調節溶液的pH范圍以達到除雜目的，依據所給實驗用品可知，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調節溶液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調節溶液pH至3.2~4.7。