Question

14．廢舊印刷電路板是一種電子廢棄物，其中銅的含量達到礦石中的幾十倍．濕法技術是將粉碎的印刷電路板經溶解、萃取、電解等操作得到純銅等產品．某化學小組模擬該方法回收銅和制取膽礬，流程簡圖如圖1：
回答下列問題：

（1）反應Ⅰ是將Cu轉化為Cu（NH₃ ）₄²⁺，反應中H₂O₂ 的作用是氧化劑．寫出操作 ①的名稱：過濾．
（2）反應Ⅱ是銅氨溶液中的Cu（NH₃ ）₄²⁺與有機物RH反應，寫出該反應的離子方程式：Cu（NH₃）₄²⁺+2RH=2NH₄⁺+2NH₃+CuR₂．操作②用到的主要儀器名稱為分液漏斗，其目的是ab（填序號）．
a．富集銅元素
b．使銅元素與水溶液中的物質分離
c．增加Cu²⁺在水中的溶解度
（3）反應Ⅲ是有機溶液中的CuR₂與稀硫酸反應生成CuSO₄和RH．  若操作③使用圖2裝置，圖中存在的錯誤是分液漏斗尖端未緊靠燒杯內壁，液體過多；
（4）操作④以石墨作電極電解CuSO₄ 溶液．陰極析出銅，陽極產物是O₂和H₂SO₄．操作⑤由硫酸銅溶液制膽礬的主要步驟是加熱濃縮、冷卻結晶、過濾．
（5）流程中有三次實現了試劑的循環使用，已用虛線標出兩處，第三處的試劑是H₂SO₄．循環使用的NH₄Cl在反應Ⅰ中的主要作用是H₂SO₄防止由于溶液中c（OH^-）過高，生成Cu（OH）₂沉淀．

Answer 1

分析 廢電路板中加入H₂O₂、NH₃、NH₄Cl溶液，得到銅氨溶液和殘渣，分離難溶性固體和溶液采用過濾方法，所以操作①是過濾，反應Ⅰ是將Cu轉化為Cu（NH₃）₄²⁺，Cu元素化合價由0價變為+2價，所以Cu是還原劑，則雙氧水是氧化劑，將Cu氧化；反應Ⅱ是銅氨溶液中的Cu（NH₃）₄²⁺與有機物RH反應，生成CuR₂，同時生成NH₄⁺和NH₃；
互不相溶的液體采用分液方法分離，所以操作②是分液；向有機層中加入稀硫酸，根據流程圖知，生成CuSO₄和HR，然后采用分液方法分離得到HR，以石墨為電極電解CuSO₄溶液時，陽極上OH^-放電、陰極上Cu²⁺ 放電；從CuSO₄溶液中獲取膽礬，采用加熱濃縮、冷卻結晶、過濾的方法得到晶體；
（1）雙氧水具有氧化性，能氧化還原性物質，分離難溶性固體和溶液采用過濾方法；
（2）反應Ⅱ是銅氨溶液中的Cu（NH₃）₄²⁺與有機物RH反應生成CuR₂，同時生成NH₄⁺和NH₃，根據反應物和生成物書寫該反應的離子方程式為；分離互不相溶的液體采用分液方法，分液時常用分液漏斗；
（3）反應Ⅲ是有機溶液中的CuR₂與稀硫酸反應生成CuSO₄和RH，分液時分液漏斗下端要緊靠燒杯內壁，且分液漏斗內不能盛放太多溶液；
（4）以石墨為電極電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電、陰極上銅離子放電，SO₄^2-向陽極移動；從溶液中獲取晶體采用加熱濃縮、冷卻結晶、過濾方法；
（5）電解硫酸銅溶液時能得到硫酸，硫酸能循環利用；氯化銨電離出的銨根離子抑制一水合氨電離而降低溶液堿性．

解答 解：廢電路板中加入H₂O₂、NH₃、NH₄Cl溶液，得到銅氨溶液和殘渣，分離難溶性固體和溶液采用過濾方法，所以操作①是過濾，反應Ⅰ是將Cu轉化為Cu（NH₃）₄²⁺，Cu元素化合價由0價變為+2價，所以Cu是還原劑，則雙氧水是氧化劑，將Cu氧化；反應Ⅱ是銅氨溶液中的Cu（NH₃）₄²⁺與有機物RH反應，生成CuR₂，同時生成NH₄⁺和NH₃；
互不相溶的液體采用分液方法分離，所以操作②是分液；向有機層中加入稀硫酸，根據流程圖知，生成CuSO₄和HR，然后采用分液方法分離得到HR，以石墨為電極電解CuSO₄溶液時，陽極上OH^-放電、陰極上Cu²⁺ 放電；從CuSO₄溶液中獲取膽礬，采用加熱濃縮、冷卻結晶、過濾的方法得到晶體；
（1）雙氧水具有氧化性，能氧化還原性物質Cu，所以雙氧水作氧化劑；分離難溶性固體和溶液采用過濾方法，該混合溶液中貴重金屬是難溶物、銅氨溶液是液體，所以操作①是過濾，
故答案為：氧化劑；過濾；
（2）反應Ⅱ是銅氨溶液中的Cu（NH₃）₄²⁺與有機物RH反應生成CuR₂，同時生成NH₄⁺和NH₃，根據反應物和生成物書寫該反應的離子方程式Cu（NH₃）₄²⁺+2RH=CuR₂+2NH₄⁺+2NH₃↑；分離互不相溶的液體采用分液方法，分液時常用分液漏斗，分液的目的是富集銅元素、使銅元素與水溶液中的物質分離，所以ab正確，
故答案為：Cu（NH₃）₄²⁺+2RH=CuR₂+2NH₄⁺+2NH₃↑；分液漏斗；ab；
（3）反應Ⅲ是有機溶液中的CuR₂與稀硫酸反應相當于復分解反應，所以生成CuSO₄和RH，分液時分液漏斗下端要緊靠燒杯內壁，且分液漏斗內不能盛放太多溶液，
故答案為：RH；分液漏斗尖端未緊靠燒杯內壁；液體過多；
（4）以石墨為電極電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電、陰極上銅離子放電，所以陽極上生成O₂，同時有大量的H⁺生成，且SO₄^2-也向陽極移動在陽極積累，因此陽極產物還有H₂SO₄；從溶液中獲取晶體采用加熱濃縮、冷卻結晶、過濾方法，
故答案為：O₂、H₂SO₄；加熱濃縮、冷卻結晶、過濾；
（5）電解硫酸銅溶液時能得到硫酸，在反應III中用到硫酸，所以H₂SO₄能循環利用；氯化銨電離出的銨根離子抑制一水合氨電離而降低溶液堿性，從而抑制氫氧化銅生成，
故答案為：H₂SO₄；防止由于溶液中c（OH^-）過高，生成Cu（OH）₂沉淀．

點評 本題為2015年高考題，考查物質分離和提純，涉及基本實驗操作、氧化還原反應、電解原理等知識點，側重考查學生實驗操作規范性、知識綜合應用能力等，明確化學原理及基本操作原理是解本題關鍵，易錯點是硫酸是否能循環利用的判斷．