Question

3．從含銅廢料（如：覆銅板、印刷線路板及鉛冰銅等）中提取銅，既可提高資源的利用率又可減少重金屬污染．
（1）廢覆銅板（Cu和Sn組成）可用CuSO₄和H₂SO₄混合溶液作電解質(zhì)溶液，直接電解回收精銅，陽(yáng)極上發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu-2e^-=Cu²⁺和Sn-2e^-=Sn²⁺．
（2）廢印刷線路板中的銅常用含鹽酸的FeCl₃溶液或H₂O₂-HCl-NaCl混合溶液浸取回收．
①用FeCl₃溶液浸取銅時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；若加鹽酸不足，反應(yīng)一段時(shí)間后線路板表面有紅褐色沉淀，產(chǎn)生紅褐色沉淀的原因是c（H⁺）和c（Fe³⁺）小，有利于Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃沉淀．
②將粉碎后的廢印刷線路板放入三口燒瓶中，分別加入由0.3mol•L^-1鹽酸、0.5mol•L^-1NaCl及不同濃度的H₂O₂組成的混合溶液，在溫度、攪拌速率及固液比等均相同時(shí)，銅的浸取率隨H₂O₂的濃度和時(shí)間的變化如圖1所示．當(dāng)c（H₂O₂）=0mol•L^-1時(shí)，也有少量的銅被浸出，其原因是液面上方空氣中O₂隨攪拌不斷進(jìn)入溶液，溶解的O₂將銅氧化而被浸取．
③用H₂O₂-HCl-NaCl混合溶液浸取時(shí)，其浸取過程包括：
（Ⅰ） Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O
（Ⅱ） Cu²⁺+Cu?2Cu⁺
（Ⅲ） Cu⁺+nCl^-?CuCl_n^（n-1）-
（Ⅳ） 2CuCl_n^（n-1）-+2H⁺+H₂O₂=2Cu²⁺+2H₂O+2nCl^-
其他條件相同時(shí)，增大下列離子濃度可以加速Cu從廢電路板中浸出的是bc（填序號(hào)）．
a．Na⁺  b．Cu²⁺  c．Cl^-d．OH^-

（3）鉛冰銅（PbS、Cu₂S及FeS的混合物）可用HCl-H₂O₂混合溶液浸�。�
①Cu₂S被HCl-H₂O₂混合溶液浸取得到硫酸銅和氯化銅溶液的化學(xué)方程式為Cu₂S+5H₂O₂+2HCl=CuCl₂+CuSO₄+6H₂O．
②若由H₂SO₄代替HCl-H₂O₂中的HCl，其他條件相同，銅的浸取率隨硫酸濃度的變化如圖2所示．當(dāng)H₂SO₄濃度大于3.1mol•L^-1時(shí)，硫酸濃度越大，銅的浸取率反而越小，其原因可能是過量的硫酸會(huì)生成PbSO₄沉淀包裹在鉛冰銅顆粒表面，使銅無法與浸出液接觸．

Answer 1

分析 （1）廢覆銅板（Cu和Sn組成）可用CuSO₄和H₂SO₄混合溶液作電解質(zhì)溶液，直接電解回收精銅，陽(yáng)極為活性電極本身失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（2）①用FeCl₃溶液浸取銅是氯化鐵和銅反應(yīng)生成氯化亞銅和氯化亞鐵；若加鹽酸不足，反應(yīng)一段時(shí)間后線路板表面有紅褐色沉淀是因?yàn)闅潆x子濃度小的溶液中鐵離子會(huì)水解生成氫氧化鐵紅褐色沉淀；
②當(dāng)c（H₂O₂）=0mol•L^-1時(shí)，液面上方空氣中O₂隨攪拌不斷進(jìn)入溶液，溶解的O₂將銅氧化而被浸�。�
③a．依據(jù)浸取過程發(fā)生反應(yīng)與鈉離子無關(guān)解答；
b．依據(jù)方程式（Ⅱ） Cu²⁺+Cu?2Cu⁺，判斷；
c．依據(jù)方程式（Ⅲ） Cu⁺+nCl^-?CuCl_n^（n-1）-，判斷；
d．氫氧根離子能夠與氫離子、銅離子反應(yīng)；
（3）①Cu₂S在鹽酸的酸性環(huán)境下被過氧化氫生成硫酸銅、氯化銅和水；
②硫酸容易與鉛離子反應(yīng)生成硫酸鉛沉淀，附著在鉛冰銅顆粒表面，阻止反應(yīng)的進(jìn)行．

解答 解：（1）電解法精煉銅，陽(yáng)極為活性電極，電極本身參與放電，銅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式：Cu-2e^-=Cu²⁺；錫失去電子生成錫離子，電極反應(yīng)式：Sn-2e^-=Sn²⁺；
故答案為：Cu-2e^-=Cu²⁺ 和Sn-2e^-=Sn²⁺；
（2）①三價(jià)鐵離子能夠氧化銅生成銅離子，本身被還原為二價(jià)鐵離子，離子方程式：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
若加鹽酸不足，溶液中氫離子濃度較小，三價(jià)鐵離子水解生成氫氧化鐵，所以若加鹽酸不足，反應(yīng)一段時(shí)間后線路板表面有紅褐色沉淀；
故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
c（H⁺）和c（Fe³⁺）小，有利于Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃沉淀；
②當(dāng)c（H₂O₂）=0mol•L^-1時(shí)，液面上方空氣中O₂隨攪拌不斷進(jìn)入溶液，溶解的O₂將銅氧化而被浸取，所以也有少量的銅被浸出；
故答案為：液面上方空氣中O₂隨攪拌不斷進(jìn)入溶液，溶解的O₂將銅氧化而被浸��；
③a．依據(jù)給出的方程式可知，上述反應(yīng)與鈉離子都無關(guān)，所以改變鈉離子的濃度，不影響Cu從廢電路板中浸出，故a不選；
b．由Cu²⁺+Cu?2Cu⁺可知增大銅離子濃度，上述反應(yīng)的速率加快，故b選；
c．由Cu⁺+nCl^-?CuCl_n^（n-1）-可知增大Cl^-濃度，反應(yīng)Ⅲ加快，故c選；
d．氫氧根離子能夠與氫離子、銅離子反應(yīng)，增大氫氧根離子濃度，能夠使氫離子、銅離子濃度減小，反應(yīng)速率減慢，故d不選；
故選：bc；
（3）①Cu₂S在鹽酸的酸性環(huán)境下被過氧化氫生成硫酸銅、氯化銅和水，依據(jù)得失電子守恒，原子個(gè)數(shù)守恒反應(yīng)的方程式為：Cu₂S+5H₂O₂+2HCl=CuCl₂+CuSO₄+6H₂O；
故答案為：Cu₂S+5H₂O₂+2HCl=CuCl₂+CuSO₄+6H₂O；
②由H₂SO₄代替HCl-H₂O₂中的HCl，其他條件相同，銅的浸取率隨硫酸濃度的變化如圖2所示．當(dāng)H₂SO₄濃度大于3.1mol•L^-1時(shí)，過量的硫酸會(huì)生成PbSO₄沉淀包裹在鉛冰銅顆粒表面，使銅無法與浸出液接觸，使得硫酸濃度越大，銅的浸取率反而越��；
故答案為：過量的硫酸會(huì)生成PbSO₄沉淀包裹在鉛冰銅顆粒表面，使銅無法與浸出液接觸；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電解法精煉銅電極反應(yīng)書寫、氧化還原反應(yīng)方程式的書寫、水解平衡移動(dòng)的影響因素等，熟悉電解池工作原理，鹽類水解規(guī)律及影響因素，明確氧化還原反應(yīng)得失電子守恒是解題關(guān)鍵，題目綜合性強(qiáng)，難度較大．