Question

【题目】印刷电路板在电子行业中应用广泛,其中的铜质线路是通过化学试剂刻蚀覆盖在有机绝缘材料上的铜板形成的。从废弃的印刷电路板上可以回收铜及其化合物。甲、乙、丙三组同学分别采用了不同的回收方案如下（部分产物略去）：

（1）甲组步骤①中反应的离子方程式为：______。

（2）甲组同学进行实验时，发现H2O2已变质不能使用，他们需要在不使用H2O2的前提下实现反应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”，不能实现的装置中不要填写）。

________

（3）乙组同学使用的FeCl3溶液需要酸化的原因是：________。

（4）图为乙组电解时的装置图。其中铜电极应该与电源的_____（填“正极”或“负极”）相连。当观察到阴极有少量气泡产生时，即停止电解，此时要回收的铜已全部析出。则阴极发生的电极反应为（按反应发生的先后顺序书写）：_____、___、___。

（5）乙组同学用1L 0.2mol/L的FeCl3溶液溶解铜，电解时，阴极产生无色气体0.56L（标准状况下）时停止电解，此时阳极产生的气体在标准状况下的体积共_____L。

（6）丙组同学利用FeCl3腐蚀铜板后的混合液中,若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10mol/L，请参照下表给出的数据和药品,简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤（写出试剂和操作）①_____________；②____；③过滤弃去滤渣。

	氢氧化物开始沉淀时的pH	氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3+	1.9	3.2
Fe2+	7.0	9.0
Cu2+	4.7	6.7
提供的药品:Cl2、浓硫酸、NaOH溶液、CuO、Cu

Answer 1

【答案】Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O 防止Fe3+水解 负极 Fe3++e-=Fe2+ Cu2++2e-=Cu 2H++2e-=H2↑ 2.8 通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+ 加入CuO调节溶液pH至3.2~4.7

【解析】

（1）铜被酸性过氧化氢氧化为铜离子；

（2）依据电解池原理分析作答；

（3）铁离子会发生水解；

（4）根据电解的基本原理及电解过程中阴极的放电顺序分析作答；

（5）依据题意易知，阴极产生的气体为氢气，而阳极产生的气体为氯气，结合各离子的物质的量根据电子转移数守恒分析；

（6）依据沉淀溶解所需的pH值得出结论。

（1）铜单质在酸性条件下被过氧化氢氧化最终生成硫酸铜与水，其离子方程式为：Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O；

（2）要实现Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑的氧化还原反应，需要在有外加电源的条件下，将Cu电极接入电源的正极，作为电解池的阳极，失电子发生氧化反应；而阴极电极材料为C，氢离子得电子发生还原反应生成氢气，则故答案为：；

（3）氯化铁溶液中，铁离子会发生水解，使溶液先酸性，酸化后，可防止Fe3+水解；

（4）电解CuCl2、FeCl2和FeCl3的混合溶液来制备金属单质铜，则铜电极要作为阴极与电源的负极相连，氧化性：Fe3+>Cu2+>H+,则阴极电解的放电顺序可知，阴极发生的电极反应为Fe3++e-=Fe2+；Cu2++2e-=Cu；2H++2e-=H2↑；

（5）用1L 0.2mol/L的FeCl3溶解铜，则生成的n(Cu2+)=×0.2mol/L×1L=0.1mol,溶液中当阴极产生无色气体0.56L气体时，则阴极产生的氢气为0.56L，标砖状况下生成的氢气的物质的量为=0.025mol，依据放电顺序可知阴极反应式分别为：Cu2++2e-=Cu；2H++2e-=H2↑，则转移的电子数为0.1 mol×2+0.025mol×2=0.25 mol，而阳极发生的电极反应式为：2Cl-－2e-=Cl2↑，故生成的氯气的物质的量为×0.25 mol=0.125mol，在标准状况下的体积为0.125mol×22.4L=2.8L；

（6）氢氧化亚铁沉淀所需pH范围为7.0-9.0，氢氧化铁完全沉淀所需pH值为1.9-3.2，氢氧化铜开始沉淀时的pH为4.7，若要除去Cu2+中的Fe2+和Fe3+，则需要先将Fe2+转化为铁离子，再调节溶液的pH范围以达到除杂目的，依据所给实验用品可知，除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤①通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+；②加入CuO调节溶液pH至3.2~4.7；最后过滤弃去滤渣，故答案为：通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+；加入CuO调节溶液pH至3.2~4.7。