Question

电子产品更新换代速度快，电路板（主要含Cu 和少量的Zn、Fe）回收利用是富有价值的研究课题，以下是某个从电路板中回收金属铜的生产流程．回答下列问题：
（1）写出腐蚀池中铜与氯化铁反应的离子方程式

 

（2）在溶液1中加入适量稀盐酸，然后加入试剂X，若从“绿色化学”角度考虑，X试剂应选

 

；写出反应的离子方程式

 

（3）随着印刷工业和电子工业的发展，三氯化铁腐蚀液的用量不断增加，废腐蚀液量也随之增加，而废液一般含铜量高达0.09kg/L以上，为了提高铜的回收率，取溶液1做了如下实验（第二次浸取）：
实验：分别取X mL的溶液1，加入15g的铁，在温度为10℃-50℃下浸取，待置换完全后取出铁片，将所有置换的铜过滤，洗净，烘干称重所得数据如图所示．

则从实验中可得出的结论是

 

（4）除上述回收方法外，还可以用以下方法：在滤液中加入适量的盐酸调节溶液的 pH=1，用铜和石墨作电极进行电解．当观察到阴极上有少量气泡产生时，即停止电解，这时要回收的 Cu 已全部析出．请写出铜电极上所发生的电极反应（若有多个电极反应，请按照反应发生的先后顺序全部写出）

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,铁盐和亚铁盐的相互转变

专题：元素及其化合物

分析：（1）铜与铁离子反应生成铜离子与亚铁离子，根据氧化还原反应配平书写离子方程式；
（2）三价铁离子经反应后变成+2价，那为了循环利用亚铁离子，需要加入氧化剂进行氧化，而从绿色化学的角度来看，双氧水比较符合条件；
（3）由图可知，铜的回收率随着温度和时间的增加而提高；
（4）待镀金属做阴极，溶液中Cu析出镀在铜电极上，而在铜析出之前，有氧化性更强的铁离子的电子，待铜全部析出之后，就有氢离子的电子成氢气，可看到铜电极冒气泡．

解答： 解：（1）铜与铁离子反应生成铜离子与亚铁离子，根据电子转移守恒可知，铜与铁离子的物质的量之比（3-2）：2=1：2，离子方程式为Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺，
故答案为：Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺；
（2）根据“绿色化学”思想，将溶液1中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺应选用双氧水，可减少杂质的产生，化学方程式为H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：H₂O₂；H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）由图可知，铜的回收率随着温度和时间的增加而提高，
故答案为：铜的回收率随置换时间和温度增加而提高；
（4）待镀金属做阴极，溶液中Cu析出镀在铜电极上，而在铜析出之前，有氧化性更强的铁离子的电子，阴极反应式为先Fe³⁺+e^-=Fe²⁺后Cu²⁺+2e^-=Cu，
待铜全部析出之后，就有氢离子的电子成氢气，可看到铜电极冒气泡，阴极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺、Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑．

点评：本题考查化学工艺流程题，为高考高频考点，掌握电解原理、元素化合物的性质、混合物的分离、提纯方法是解决本题的关键，题目难度中等．