Question

4．回收利用印刷电路板上的铜制备铜的化合物，实现资源的再利用．
（1）回收利用印刷电路板上的铜制备CuCl₂．
实验室模拟回收过程如下：

已知部分物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表：

物质	开始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）2	7.6	9.6
Fe（OH）3	2.7	3.7
Cu（OH）2	4.4	8.0

请回答下列问题：
①步骤Ⅲ的操作名称是过滤．
②下列试剂中，可以作为试剂a的是C．
A．HNO₃溶液     B．Fe₂（SO₄）₃溶液    C．FeCl₃溶液
③若不加试剂b，直接加入试剂c调节溶液pH，是否可行？否（填“是”或“否”），理由是不能除去Fe²⁺，影响所得CuCl₂纯度．
（2）用H₂O₂和硫酸共同浸泡印刷电路板制备硫酸铜．
已知：2H₂O₂（l）=2H₂O （l）+O₂（g）△H₁=-196kJ/mol
H₂O（l）=H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₂=+286kJ/mol
Cu（s）+H₂SO₄（aq）=CuSO₄（aq）+H₂（g）△H₃=+64kJ/mol
则Cu（s）+H₂O₂（l）+H₂SO₄（aq）=CuSO₄（aq）+2H₂O（l）△H=-320kJ/mol．
（3）将反应Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O设计成原电池，其正极电极反应式是H₂O₂+2H⁺+2e^-=2H₂O．
（4）若用硝酸和硫酸共同浸泡印刷电路板制备硫酸铜，假设印刷电路板中其他成分不与酸反应，欲制取3mol纯净的硫酸铜，需要0.5mol/L的硝酸溶液的体积是4L．

Answer 1

分析 （1）印刷电路板加入氯化铁溶液溶解铜，溶液中加入氧化剂氧化亚铁离子为铁离子，溶液中再加入氧化铜或氢氧化铜等调节溶液PH使铁离子全部沉淀，过滤得到滤液通过浓缩蒸发结晶析出，过滤洗涤得到氯化铜晶体，氯化氢气流中加热失去结晶水得到氯化铜固体；
①分析流程可知，步骤Ⅲ是过滤；
②加入试剂a能溶解铜，制备氯化铜，不能引入新的杂质；
③若不加入试剂b，溶液中亚铁离子不能除去，制备的氯化铜含有杂质；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（3）依据化学反应方程式，正极上是元素化合价降低，得到电子发生还原反应；
（4）用硝酸和硫酸共同浸泡印刷电路板制备硫酸铜，依据化学反应的定量关系计算得到．

解答 解：（1）印刷电路板加入氯化铁溶液溶解铜，溶液中加入氧化剂氧化亚铁离子为铁离子，溶液中再加入氧化铜或氢氧化铜等调节溶液PH使铁离子全部沉淀，过滤得到滤液通过浓缩蒸发结晶析出，过滤洗涤得到氯化铜晶体，氯化氢气流中加热失去结晶水得到氯化铜固体；
①分析流程可知，步骤Ⅲ是分离固体和溶液，用过滤操作，故答案为：过滤；
②加入试剂a能溶解铜，制备氯化铜，不能引入新的杂质；
A．HNO₃溶液能溶解铜氧化亚铁离子，但引入硝酸根离子，故A错误；   
B．Fe₂（SO₄）₃溶液可以溶解铜，但会引入硫酸根离子，故B错误；    
C．FeCl₃溶液溶解铜，不引入新的杂质，故C正确；
故答案为：C；
③若不加入试剂b，溶液中亚铁离子不能除去，制备的氯化铜含有杂质，影响所得CuCl₂纯度；
故答案为：否；不能除去Fe²⁺，影响所得CuCl₂纯度；
（2）已知：①2H₂O₂（l）=2H₂O （l）+O₂（g）△H₁=-196kJ/mol
②H₂O（l）=H₂（g）+1/2O₂（g）△H₂=+286kJ/mol
③Cu（s）+H₂SO₄（aq）=CuSO₄（aq）+H₂（g）△H₃=+64kJ/mol
由盖斯定律①÷$\frac{1}{2}$-②+③得到：Cu（s）+H₂O₂（l）+H₂SO₄（aq）=CuSO₄（aq）+2H₂O（l）△H=-320kJ/mol，
故答案为：-320kJ/mol；
（3）正极上是元素化合价降低，得到电子发生还原反应，将反应Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O设计成原电池，是过氧化氢得到电子发生还原反应，其正极电极反应式是：H₂O₂+2H⁺+2e^-=2H₂O，
故答案为：H₂O₂+2H⁺+2e^-=2H₂O；
（4）用硝酸和硫酸共同浸泡印刷电路板制备硫酸铜，反应的化学方程式为3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O，欲制取3mol纯净的硫酸铜，依据化学方程式可知得到需要硝酸2mol，需要0.5mol/L的硝酸溶液的体积=$\frac{2mol}{0.5mol/L}$=4L，故答案为：4．

点评 本题考查了物质分离提纯流程的方法分析判断，试剂选择，热化学方程式书写，原电池原理的理解应用，注意化学方程式定量计算，掌握基础是解题关键，题目难度中等．