Question

印刷電路板上使用的銅需要回收利用
I．方法一：用FeCl₃溶液浸泡印刷電路板制備CuCl₂?2H₂O，實驗室模擬回收過程如下：

①證明步驟1所加FeCl₃溶液過量的方法是

 

．
②步驟2中所加的氧化劑最適宜的是

 

．
A．HNO₃              B．H₂O₂           C．KMnO₄
③步驟3的目的是使溶液的pH升高到4.2，此時Fe³⁺完全沉淀，可選用的“試劑1”是

 

．（寫出一種即可）
④蒸發(fā)濃縮CuCl₂溶液時，要滴加濃鹽酸，目的是

 

（用化學方程式并結合簡要的文字說明），再經

 

得到CuCl₂?2H₂O．
方法二：用H₂O₂和硫酸共同浸泡印刷電路板制備硫酸銅，其熱化學方程式是：
Cu（s）+H₂O₂（l）+H₂SO₄（aq）═CuSO₄（aq）+2H₂O（l）△H₁=-320kJ/mol
又知：2H₂O₂（l）═2H₂O（l）+O₂（g）△H₂=-196kJ/mol
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H₃=-286kJ/mol
則反應Cu（s）+H₂SO₄（aq）═CuSO₄（aq）+H₂（g）的△H=

 

．
II．欲實現(xiàn)Cu+H₂SO₄═CuSO₄+H₂，在你認為能實現(xiàn)該轉化的裝置中的括號內，標出電極材料（填“Cu”或“C”）．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,熱化學方程式,原電池和電解池的工作原理

專題：基本概念與基本理論

分析：I．FeCl₃溶液浸泡印刷電路板時三價鐵氧化銅生成二價鐵和二價銅離子，加氧化劑將二價鐵氧化成三價鐵，再加氧化銅或氫氧化銅調節(jié)PH值使鐵以氫氧化鐵沉淀而除去，過濾得到濾液只含氯化銅溶液，再加入濃鹽酸，抑制水解，再經過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾得到CuCl₂?2H₂O，以此分析解答；
方法一：①根據檢驗三價鐵離子的方法；
②根據根據除去二價鐵離子的過程中不能引入新的雜質；
③根據pH升高，溶液的酸性減弱，加入的物質能與酸反應，同時不能引入新雜質；
④CuCl₂在溶液中可以發(fā)生水解反應，加入濃鹽酸，可以抑制水解；
方法二：根據蓋斯定律來計算；
II．Cu和H₂SO₄之間的反應是非自發(fā)的，需要電解池實現(xiàn)，根據電解池的構成條件來回答．

解答： 解：I．FeCl₃溶液浸泡印刷電路板時三價鐵氧化銅生成二價鐵和二價銅離子，加氧化劑將二價鐵氧化成三價鐵，再加氧化銅或氫氧化銅調節(jié)PH值使鐵以氫氧化鐵沉淀而除去，過濾得到濾液只含氯化銅溶液，再加入濃鹽酸，抑制水解，再經過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾得到CuCl₂?2H₂O；
方法一：①檢驗三價鐵離子的方法：取少量待檢液于試管中，滴加KSCN溶液，溶液變?yōu)榧t色，故答案為：取少量充分反應后的溶液于試管中，滴加KSCN溶液，若溶液變?yōu)榧t色，證明所加FeCl₃溶液過量；
②HNO₃、H₂O₂C、KMnO₄三者都能氧化二價鐵離子變成三價鐵離子，但HNO₃和KMnO₄會引入新的雜質，故選：B；
③pH升高，溶液的酸性減弱，加入的物質能與酸反應，同時不能引入新雜質，可向溶液中加入CuO或Cu（OH）₂，故答案為：CuO或Cu（OH）₂；
④CuCl₂在溶液中可以發(fā)生水解反應，加入濃鹽酸，可以抑制水解，再經過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾得到CuCl₂?2H₂O，
故答案為：CuCl₂在溶液中可以發(fā)生水解反應，CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，滴加濃鹽酸，可以抑制水解；冷卻結晶、過濾；
方法二：Cu（s）+H₂O₂（l）+H₂SO₄（nq）═CuSO₄（aq）+2H₂O（l）△H₁=-320kJ/mol ①
      2H₂O₂（l）═2H₂O（l）+O₂（g）△H₂=-196kJ/mol                        ②
      H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H₃=-286kJ/mol                          ③
利用蓋斯定律，將①-

1

2

×②-③可得：Cu（s）+H₂SO₄（aq）═CuSO₄（aq）+H₂（g）△H=+64kJ/mol，故答案為：+64kJ/mol；
II．Cu和H₂SO₄之間的反應是非自發(fā)的，需要電解池實現(xiàn)，金屬銅作陽極，陰極是導體即可，電解質為硫酸，即，
故答案為：．

點評：本題考查金屬的回收，涉及到氧化還原反應、熱蓋斯定律的應用、電解池的工作原理，難度不大．