Question

4．回收利用印刷電路板上的銅制備銅的化合物，實現資源的再利用．
（1）回收利用印刷電路板上的銅制備CuCl₂．
實驗室模擬回收過程如下：

已知部分物質開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表：

物質	開始沉淀	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

請回答下列問題：
①步驟Ⅲ的操作名稱是過濾．
②下列試劑中，可以作為試劑a的是C．
A．HNO₃溶液     B．Fe₂（SO₄）₃溶液    C．FeCl₃溶液
③若不加試劑b，直接加入試劑c調節溶液pH，是否可行？否（填“是”或“否”），理由是不能除去Fe²⁺，影響所得CuCl₂純度．
（2）用H₂O₂和硫酸共同浸泡印刷電路板制備硫酸銅．
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
則Cu（s）+H₂O₂（l）+H₂SO₄（aq）=CuSO₄（aq）+2H₂O（l）△H=-320kJ/mol．
（3）將反應Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O設計成原電池，其正極電極反應式是H₂O₂+2H⁺+2e^-=2H₂O．
（4）若用硝酸和硫酸共同浸泡印刷電路板制備硫酸銅，假設印刷電路板中其他成分不與酸反應，欲制取3mol純凈的硫酸銅，需要0.5mol/L的硝酸溶液的體積是4L．

Answer 1

分析 （1）印刷電路板加入氯化鐵溶液溶解銅，溶液中加入氧化劑氧化亞鐵離子為鐵離子，溶液中再加入氧化銅或氫氧化銅等調節溶液PH使鐵離子全部沉淀，過濾得到濾液通過濃縮蒸發結晶析出，過濾洗滌得到氯化銅晶體，氯化氫氣流中加熱失去結晶水得到氯化銅固體；
①分析流程可知，步驟Ⅲ是過濾；
②加入試劑a能溶解銅，制備氯化銅，不能引入新的雜質；
③若不加入試劑b，溶液中亞鐵離子不能除去，制備的氯化銅含有雜質；
（2）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
（3）依據化學反應方程式，正極上是元素化合價降低，得到電子發生還原反應；
（4）用硝酸和硫酸共同浸泡印刷電路板制備硫酸銅，依據化學反應的定量關系計算得到．

解答 解：（1）印刷電路板加入氯化鐵溶液溶解銅，溶液中加入氧化劑氧化亞鐵離子為鐵離子，溶液中再加入氧化銅或氫氧化銅等調節溶液PH使鐵離子全部沉淀，過濾得到濾液通過濃縮蒸發結晶析出，過濾洗滌得到氯化銅晶體，氯化氫氣流中加熱失去結晶水得到氯化銅固體；
①分析流程可知，步驟Ⅲ是分離固體和溶液，用過濾操作，故答案為：過濾；
②加入試劑a能溶解銅，制備氯化銅，不能引入新的雜質；
A．HNO₃溶液能溶解銅氧化亞鐵離子，但引入硝酸根離子，故A錯誤；   
B．Fe₂（SO₄）₃溶液可以溶解銅，但會引入硫酸根離子，故B錯誤；    
C．FeCl₃溶液溶解銅，不引入新的雜質，故C正確；
故答案為：C；
③若不加入試劑b，溶液中亞鐵離子不能除去，制備的氯化銅含有雜質，影響所得CuCl₂純度；
故答案為：否；不能除去Fe²⁺，影響所得CuCl₂純度；
（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
由蓋斯定律①÷$\frac{1}{2}$-②+③得到：Cu（s）+H₂O₂（l）+H₂SO₄（aq）=CuSO₄（aq）+2H₂O（l）△H=-320kJ/mol，
故答案為：-320kJ/mol；
（3）正極上是元素化合價降低，得到電子發生還原反應，將反應Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O設計成原電池，是過氧化氫得到電子發生還原反應，其正極電極反應式是：H₂O₂+2H⁺+2e^-=2H₂O，
故答案為：H₂O₂+2H⁺+2e^-=2H₂O；
（4）用硝酸和硫酸共同浸泡印刷電路板制備硫酸銅，反應的化學方程式為3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O，欲制取3mol純凈的硫酸銅，依據化學方程式可知得到需要硝酸2mol，需要0.5mol/L的硝酸溶液的體積=$\frac{2mol}{0.5mol/L}$=4L，故答案為：4．

點評 本題考查了物質分離提純流程的方法分析判斷，試劑選擇，熱化學方程式書寫，原電池原理的理解應用，注意化學方程式定量計算，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．