【题目】电子工业上使用溶液蚀刻铜箔制造印刷电路板。在该制备工艺中,为了实现资源再生,减少污染,某兴趣小组提出废液处理和资源回收的过程如下:
Ⅰ.向废液中投入过量铁屑,充分反应后分离出固体和滤液;
Ⅱ.向滤液中加入一定量石灰水,调节溶液,同时鼓入足量的空气。
已知:Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38,回答下列问题:
(1)蚀刻铜箔反应的离子方程式为______;过程Ⅰ加入铁屑的主要作用是______
(2)过程Ⅱ中鼓入足量的空气发生反应的化学方程式为______
(3)过程Ⅱ中调节溶液的为5,金属离子浓度为______。(列式计算)
(4)另一兴趣小组将制造印刷电路板蚀刻铜箔的反应设计成一个原电池。请将方框中实验装置图补充完整,并作相应标注(标出电极材料、电解质溶液)。限选材料:,,,:铜片,铁片,锌片,石墨和导线。
(5)废旧印刷电路板经粉碎分离能得到非金属粉末和金属粉末,也可回收利用实现资源再生,减少污染。印刷电路板的金属粉末用 和 的混合溶液处理,溶出印刷电路板金属粉末中的铜。控制其他条件相同时,测得不同温下铜的平均溶解速率(见下表)。
温度 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
铜平均溶解速率 |
①当温度高于时,铜的平均溶解速率随着反应温度升高而下降,其主要原因是______。
②在提纯后的溶液中加入一定量的和溶液,加热,生成沉淀。制备的离子方程式是______。
【答案】2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ 回收金属铜 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 c(Fe3+)=Ksp[Fe(OH)3]/c3(OH-)=4×10-38/10-27=4×10-11 mol/L 双氧水分解速率加快 2Cu2++2Cl-+SO32-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+
【解析】
(1)铁离子和铜发生氧化还原反应,据此写出反应的离子方程式;废液含有亚铁离子和铜离子等,过程Ⅰ加入铁屑把废液中的铜离子置换出来,回收金属铜;
(2)氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化成氢氧化铁,据此写出反应的方程式;
(3)pH=5,c(H+)=10-5mol/L,c(OH-)=10-9mol/L,根据Ksp[Fe(OH)3]=c3(OH-)·c(Fe3+)代入数值进行计算;
(4)2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2,该反应为氧化还原反应,石墨做正极材料,氯化铁在正极发生还原反应;铜在负极发生氧化反应,电解质溶液为硫酸铜;据此完成装置图;
(5)①温度过高,双氧水分解速率加快;
②根据题给信息写该反应的离子方程式。
(1)铁离子和铜发生氧化还原反应,离子方程式为:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;废液含有亚铁离子和铜离子等,过程Ⅰ加入铁屑把废液中的铜离子置换出来,回收金属铜;
综上所述,本题答案是:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;回收金属铜。
(2)滤液中的亚铁离子与OH-反应,生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化成氢氧化铁,所以过程Ⅱ中鼓入足量的空气发生反应的化学方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;
综上所述,本题答案是:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。
(3)pH=5,c(H+)=10-5mol/L,c(OH-)=10-9mol/L,根据Ksp[Fe(OH)3]=c3(OH-)·c(Fe3+)=4×10-38,c(Fe3+)= Ksp[Fe(OH)3]/ c3(OH-)=4×10-38/10-27=4×10-11 mol/L;
综上所述,本题答案是:c(Fe3+)=Ksp[Fe(OH)3]/c3(OH-)=4×10-38/10-27=4×10-11 mol/L 。
(4)2FeCl3+Cu= 2FeCl2+CuCl2,该反应为氧化还原反应,氯化铁发生还原反应,铜发生氧化反应;因此,根据图示装置可知,左侧烧杯加入硫酸铜溶液,电极为铜,铜在此极发生氧化反应:Cu﹣2e﹣=Cu2+ ,电解质溶液为硫酸铜;右侧烧杯中加入氯化铁溶液,电极材料为石墨,电解质溶液为氯化铁,铁离子在此极得电子还原为亚铁离子,极反应为:Fe3++e﹣=Fe2+具体装置图如下:;
综上所述,本题答案是:。
(5)①根据测得不同温度下铜的平均溶解速率的数据,会发现随着温度的升高,铜的平均溶解速率,当温度高于40℃时,铜的平均溶解速率随着反应温度升高而下降,因为双氧水受热易分解,导致金属铜的反应速率减慢;
综上所述,本题答案是:双氧水分解速率加快。
②根据题给信息可知该反应的离子方程式是:2Cu2++2Cl-+SO32-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+;
综上所述本题答案是:2Cu2++2Cl-+SO32-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+。
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】标出下列氧化还原反应的电子转移数目和方向,并写出氧化剂
(1)2K2S + K2SO3 + 3H2SO4= 3K2SO4 + 3S↓+ 3H2O _______氧化剂_______
(2)2KMnO4 +5H2O2 + 3H2SO4 = K2SO4+2MnSO4+5O2↑ + 8H2O _______ 氧化剂_______
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是
A. 25 ℃时,向0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至中性:c(Na+)>c(NH)>c(SO)>c(OH-)=c(H+)
B. 25 ℃时,NaB溶液的pH=8,c(Na+)-c(B-)=9.9×10-7 mol·L-1
C. 0.1 溶液:
D. 相同物质的量浓度的CH3COONa和NaClO的混合液中,各离子浓度的大小关系是:c(Na+)>c(ClO-)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】一种新型锰氢二次电池原理如图所示。该电池以MnSO4溶液为电解液,碳纤维与Pt/C分别为电极材料,电池的总反应为Mn2++ 2H2OMnO2 + 2H++ H2↑。下列说法错误的是
A. 充电时,碳纤维电极做阳极
B. 充电时,碳纤维电极附近溶液的pH增大
C. 放电时,电子由Pt/C电极经导线流向碳纤维电极
D. 放电时,正极反应式为MnO2 + 4H++ 2e-=Mn2++ 2H2O
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】一定温度下,两种碳酸盐,(分别为Ca2+和Ba2+两种离子)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知:,。已知比溶解度更大(不考虑阴离子的水解)。下列说法正确的是
A. 向 的溶液中加入固体,当加入固体的质量为时,恰好沉淀完全(离子浓度为时认为沉淀完全;忽略溶液体积变化)
B. 的
C. 该温度下,向的饱和溶液中加入溶液,一定能产生沉淀
D. 线表示的溶解平衡曲线
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】常温下,用0.100 0 molL-1的NaOH溶液滴定20.00 mL未知浓度的某酸HX,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是
A. 滴定过程可用甲基橙作指示剂
B. 常温下,HX的电离常数约为1×10-5
C. 点d溶液中:c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+)
D. 点b溶液中:c(HX) + c(H+)=c(OH-) + c(X-)
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】化合物A是基本有机化工原料,由A合成高分子化合物C和的合成路线如下图(部分反应条件略去):
已知:①R-CNR-COOH
②
回答下列问题:
(1)A的化学名称是____________。
(2)C分子中所含官能团的名称是____________;D的结构简式是____________。
(3)BC和GH的反应类型分别是____________、____________。
(4)AE的化学方程式是_________________________________________。
(5)FG的化学方程式是_________________________________________。
(6)B的同分异构体中,与B具有相同的官能团且能发生银镜反应的共有________种(不含立体异构);其中某种同分异构体M与H2加成的产物(C5H10O2)的核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积比为6∶2∶1∶1,则M的结构简式是______________________________。
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】已知某可逆反应m A(g)+n B(g) p C(g) △H,在密闭容器中进行,下图表示在不同反应时间t 时温度T和压强P与反应物B在混合气体中的百分含量B%的关系曲线。由曲线分析,下列判断正确的是
A. T1<T2,P1>P2,m+n>p,△H<0
B. T1>T2,P1<P2,m+n>p,△H>0
C. T1<T2,P1>P2,m+n<p,△H<0
D. T1>T2,P1<P2,m+n<p,△H>0
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】白磷与氧可发生如下反应:P4+5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:P—P akJ·mol—1、P—O bkJ·mol—1、P="O" ckJ·mol—1、O="O " dkJ·mol—1。
根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的△H,其中正确的是( )
A. (6a+5d-4c-12b)kJ·mol—1B(4c+12b-6a-5d)kJ·mol—1 B. (4c+12b-4a-5d)kJ·mol—1
C. (4a+5d-4c-12b)kJ·mol—1
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