Question

印刷电路板上使用的铜需要回收利用
I．方法一：用FeCl₃溶液浸泡印刷电路板制备CuCl₂?2H₂O，实验室模拟回收过程如下：

①证明步骤1所加FeCl₃溶液过量的方法是

 

．
②步骤2中所加的氧化剂最适宜的是

 

．
A．HNO₃              B．H₂O₂           C．KMnO₄
③步骤3的目的是使溶液的pH升高到4.2，此时Fe³⁺完全沉淀，可选用的“试剂1”是

 

．（写出一种即可）
④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

 

得到CuCl₂?2H₂O．
方法二：用H₂O₂和硫酸共同浸泡印刷电路板制备硫酸铜，其热化学方程式是：
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
则反应Cu（s）+H₂SO₄（aq）═CuSO₄（aq）+H₂（g）的△H=

 

．
II．欲实现Cu+H₂SO₄═CuSO₄+H₂，在你认为能实现该转化的装置中的括号内，标出电极材料（填“Cu”或“C”）．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,热化学方程式,原电池和电解池的工作原理

专题：基本概念与基本理论

分析：I．FeCl₃溶液浸泡印刷电路板时三价铁氧化铜生成二价铁和二价铜离子，加氧化剂将二价铁氧化成三价铁，再加氧化铜或氢氧化铜调节PH值使铁以氢氧化铁沉淀而除去，过滤得到滤液只含氯化铜溶液，再加入浓盐酸，抑制水解，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到CuCl₂?2H₂O，以此分析解答；
方法一：①根据检验三价铁离子的方法；
②根据根据除去二价铁离子的过程中不能引入新的杂质；
③根据pH升高，溶液的酸性减弱，加入的物质能与酸反应，同时不能引入新杂质；
④CuCl₂在溶液中可以发生水解反应，加入浓盐酸，可以抑制水解；
方法二：根据盖斯定律来计算；
II．Cu和H₂SO₄之间的反应是非自发的，需要电解池实现，根据电解池的构成条件来回答．

解答： 解：I．FeCl₃溶液浸泡印刷电路板时三价铁氧化铜生成二价铁和二价铜离子，加氧化剂将二价铁氧化成三价铁，再加氧化铜或氢氧化铜调节PH值使铁以氢氧化铁沉淀而除去，过滤得到滤液只含氯化铜溶液，再加入浓盐酸，抑制水解，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到CuCl₂?2H₂O；
方法一：①检验三价铁离子的方法：取少量待检液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液变为红色，故答案为：取少量充分反应后的溶液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液变为红色，证明所加FeCl₃溶液过量；
②HNO₃、H₂O₂C、KMnO₄三者都能氧化二价铁离子变成三价铁离子，但HNO₃和KMnO₄会引入新的杂质，故选：B；
③pH升高，溶液的酸性减弱，加入的物质能与酸反应，同时不能引入新杂质，可向溶液中加入CuO或Cu（OH）₂，故答案为：CuO或Cu（OH）₂；
④CuCl₂在溶液中可以发生水解反应，加入浓盐酸，可以抑制水解，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到CuCl₂?2H₂O，
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；冷却结晶、过滤；
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
利用盖斯定律，将①-

1

2

×②-③可得：Cu（s）+H₂SO₄（aq）═CuSO₄（aq）+H₂（g）△H=+64kJ/mol，故答案为：+64kJ/mol；
II．Cu和H₂SO₄之间的反应是非自发的，需要电解池实现，金属铜作阳极，阴极是导体即可，电解质为硫酸，即，
故答案为：．

点评：本题考查金属的回收，涉及到氧化还原反应、热盖斯定律的应用、电解池的工作原理，难度不大．