Question

9．废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍．湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品．某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如图1：

回答下列问题：
（1）反应Ⅰ是将Cu转化为Cu（NH₃）₄²⁺，反应中H₂O₂ 的作用是作氧化剂
（2）反应II是铜氨溶液中的Cu（NH₃）₄²⁺与有机物RH反应，操作②的目的是（填序号）ab
a．富集铜元素
b．使铜元素与水溶液中的物质分离
c．增加Cu²⁺在水中的溶解度
（3）反应Ⅲ是有机溶液中的CuR₂与稀硫酸反应生成CuSO₄和RH．若操作③使用图2装置，图中存在的错误是分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁；液体过多．
（4）操作④以石墨作电极电解CuSO₄ 溶液．阴极析出铜，阳极产物是O₂、H₂SO₄．操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是加热浓缩、冷却结晶、过滤．
（5）流程中有三次实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是H₂SO₄．循环使用的NH₄Cl在反应Ⅰ中的主要作用是防止由于溶液中c（OH^-）过高，生成Cu（OH）₂沉淀．

Answer 1

分析 废电路板中加入双氧水、氨气、氯化铵溶液，得到铜氨溶液和残渣，分离难溶性固体和溶液采用过滤方法，所以操作①是过滤，反应Ⅰ是将Cu转化为Cu（NH₃）₄²⁺，Cu元素化合价由0价变为+2价，所以Cu是还原剂，则双氧水是氧化剂，将Cu氧化；反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu（NH₃）₄²⁺与有机物RH反应，生成CuR₂，同时生成NH₄⁺和NH₃；
互不相溶的液体采用分液方法分离，所以操作②是分液；向有机层中加入稀硫酸，根据流程图知，生成CuSO₄和HR，然后采用分液方法分离得到HR，以石墨为电极电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电、阴极上铜离子放电；从硫酸铜溶液中获取胆矾，采用加热浓缩、冷却结晶、过滤的方法得到晶体；
（1）双氧水具有氧化性，能氧化还原性物质；
（2）分液的目的是富集铜元素、使铜元素与水溶液中的物质分离；
（3）反应Ⅲ是有机溶液中的CuR₂与稀硫酸反应生成CuSO₄和RH，分液时分液漏斗下端要紧靠烧杯内壁，且分液漏斗内不能盛放太多溶液；
（4）以石墨为电极电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电、阴极上铜离子放电，SO₄^2-向阳极移动；从溶液中获取晶体采用加热浓缩、冷却结晶、过滤方法；
（5）电解硫酸铜溶液时能得到硫酸，硫酸能循环利用；氯化铵电离出的铵根离子抑制一水合氨电离而降低溶液碱性．

解答 解：废电路板中加入双氧水、氨气、氯化铵溶液，得到铜氨溶液和残渣，分离难溶性固体和溶液采用过滤方法，所以操作①是过滤，反应Ⅰ是将Cu转化为Cu（NH₃）₄²⁺，Cu元素化合价由0价变为+2价，所以Cu是还原剂，则双氧水是氧化剂，将Cu氧化；反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu（NH₃）₄²⁺与有机物RH反应，生成CuR₂，同时生成NH₄⁺和NH₃；
互不相溶的液体采用分液方法分离，所以操作②是分液；向有机层中加入稀硫酸，根据流程图知，生成CuSO₄和HR，然后采用分液方法分离得到HR，以石墨为电极电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电、阴极上铜离子放电；从硫酸铜溶液中获取胆矾，采用加热浓缩、冷却结晶、过滤的方法得到晶体；
（1）双氧水具有氧化性，能氧化还原性物质Cu，所以双氧水作氧化剂，故答案为：作氧化剂；
（2）反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu（NH₃）₄²⁺与有机物RH反应生成CuR₂，同时生成NH₄⁺和NH₃，根据反应物和生成物书写该反应的离子方程式Cu（NH₃）₄²⁺+2RH=2NH₄⁺+2NH₃+CuR₂，分液的目的是富集铜元素、使铜元素与水溶液中的物质分离，所以ab正确，
故答案为：ab；
（3）反应Ⅲ是有机溶液中的CuR₂与稀硫酸反应相当于复分解反应，所以生成CuSO₄和RH，分液时分液漏斗下端要紧靠烧杯内壁，且分液漏斗内不能盛放太多溶液，
故答案为：分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁；液体过多；
（4）以石墨为电极电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电、阴极上铜离子放电，所以阳极上生成O₂，同时有大量的H⁺生成，且SO₄^2-也向阳极移动在阳极积累，因此阳极产物还有H₂SO₄；从溶液中获取晶体采用加热浓缩、冷却结晶、过滤方法，
故答案为：O₂、H₂SO₄；加热浓缩、冷却结晶、过滤；
（5）电解硫酸铜溶液时能得到硫酸，在反应III中用到硫酸，所以H₂SO₄能循环利用；氯化铵电离出的铵根离子抑制一水合氨电离而降低溶液碱性，从而抑制氢氧化铜生成，
故答案为：H₂SO₄；防止由于溶液中c（OH^-）过高，生成Cu（OH）₂沉淀．

点评 本题考查物质分离和提纯方法的综合应用，题目难度较大，涉及基本实验操作、氧化还原反应、电解原理等知识，试题侧重考查学生实验操作规范性、知识综合应用能力，易错点是（5）题第一个空，合理把握图1中流程简图为解答关键．