Question

铜及其化合物在生产、生活中有广泛的应用．
Ⅰ、铜可采用如下方法制备：
方法一：火法炼铜：Cu₂S+O₂ 

高温  .

2Cu+SO₂
方法二：湿法炼铜：CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu
上述两种方法中，你认为哪种方法更好

 

，原因是

 

（写出1条原因即可）．分别用火法炼铜与湿法炼铜生产640gCu，则转移的电子数之比为

 

．
Ⅱ、印刷电路板上使用的铜需要回收利用．
用FeCl₃溶液浸泡印刷电路板制备CuCl₂?2H₂O晶体，实验室模拟回收过程如下：
①步骤2中反应的离子方程式是

 

．
②步骤5中蒸发浓缩CuCl₂溶液时，要滴加浓盐酸，目的是

 

 （用化学方程式并结合简要的文字说明），再经冷却、结晶、过滤，得到CuCl₂?2H₂O晶体．
③步骤4中洗涤沉淀的操作为

 

．
④步骤3中可选用的“试剂1”是

 

 （写出一种即可），目的是使溶液的pH升高到4，此时Fe³⁺浓度为

 

[K_sp（Fe（OH）₃）=4×10^-38]．

Answer 1

考点：铜金属及其重要化合物的主要性质,制备实验方案的设计

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：Ⅰ、根据能否产生污染空气的气体以及耗能多少等方面进行比较方案的优劣．通过分析两反应得出生成铜与转移电子的定量关系，然后计算比较．得出转移的电子数之比．
Ⅱ①步骤2中 Fe²⁺被H₂O₂氧化成Fe³⁺，H₂O₂被还原生成H₂O，配平得离子方程式；
②CuCl₂在溶液中可以发生水解反应：CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，加热能促进水解，所以蒸发浓缩CuCl₂溶液时，滴加浓盐酸，可以抑制水解．故答案为：CuCl₂在溶液中可以发生水解反应：CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，滴加浓盐酸，可以抑制水解．
③洗涤沉淀目的是除去附着的可溶性杂质，操作为：向漏斗中加少量蒸馏水（水）至没过沉淀，静置滤干后重复操作2～3次．
④步骤3可选用的“试剂1”是既要能与酸反应，降低氢离子浓度，使溶液的pH升高，从而使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀而除去，又不引入新的杂质；根据溶液的pH升高到4时，H⁺浓度为 10^-4mol/L，则OH^-浓度为 10^-10mol/L，根据K_sp（Fe（OH）₃）=[Fe³⁺][OH^-]³=4×10^-38，得[Fe³⁺]=4×10^-8mol/L．

解答： 解：Ⅰ、对比两种方法，方法二：即湿法炼铜更好，原因是不会产生污染空气的气体（或湿法炼铜常温下即可进行，不需要外界提供能量）而方法一：火法炼铜：Cu₂S+O₂ 

高温  .

2Cu+，会产生污染空气的气体SO₂（或反应条件为高温，需要外界提供能量）．
火法炼铜：Cu₂S+O₂ 

高温  .

2Cu+SO₂时，化合价升高有：硫由-2价变为+6价，化合价降低的有：铜由+1价变为0价，氧由0价变为-2价，则每生成1molCu转移的电子3mol；方法二：湿法炼铜：CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu，化合价升高有：铁由0价变为+2价，化合价降低的有：铜由+2价变为0价，则每生成1molCu转移的电子2mol，故分别用火法炼铜与湿法炼铜生产640g（等量的）Cu，则转移的电子数之比为30：20=3：2．
故答案为：湿法炼铜（或方法二）；不会产生污染空气的气体（或湿法炼铜不需要外界提供能量）；3：2；
Ⅱ①步骤2中 Fe²⁺被H₂O₂氧化成Fe³⁺，H₂O₂被还原生成H₂O，步骤2中反应的离子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O  
②CuCl₂在溶液中可以发生水解反应：CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，加热能促进水解，所以蒸发浓缩CuCl₂溶液时，滴加浓盐酸，可以抑制水解，
故答案为：CuCl₂在溶液中可以发生水解反应：CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，滴加浓盐酸，可以抑制水解；
③洗涤沉淀目的是除去附着的可溶性杂质，操作为：向漏斗中加少量蒸馏水（水）至没过沉淀，静置滤干后重复操作2～3次，
故答案为：向漏斗中加少量蒸馏水（水）至没过沉淀，静置滤干后重复操作2～3次；
④步骤3的目的是降低氢离子浓度，使溶液的pH升高，从而使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀而除去，可选用的“试剂1”是既要能与酸反应，又不引入新的杂质；故选用CuO[或Cu（OH）₂]等；溶液的pH升高到4时，H⁺浓度为 10^-4mol/L，OH^-浓度为 10^-10mol/L，根据K_sp（Fe（OH）₃）=[Fe³⁺][OH^-]³=4×10^-38，得[Fe³⁺]=4×10^-8mol/L，
故答案为：CuO[或Cu（OH）₂]；4×10^-8mol/L．

点评：本题考查了实验方案比较、物质的制备、分离提纯，氧化还原反应、Ksp的有关计算等，综合性较强．