Question

1．電子工業中，可用FeCl₃-HCl溶液作為印刷電路銅板蝕刻液．某探究小組設計如下線路處理廢液和資源回收：

請回答：
（1）FeCl₃-HCl溶液蝕刻銅板后的廢液中含有的金屬陽離子是Fe³⁺、Fe²⁺和Cu²⁺．
（2）FeCl₃蝕刻液中加入鹽酸的目的：可以抑制氯化鐵水解，又可提高蝕刻速率．
（3）步驟①中加入H₂O₂溶液的目的是因為將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，方便后續沉淀時除去．
（4）已知：
生成氫氧化物沉淀的pH

	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
開始沉淀時	4.7	7.0	1.9
沉淀完全時	6.7	9.0	3.2

根據表中數據推測調節pH的范圍是3.2≤pH＜4.7．
（5）寫出步驟②中生成CO₂的一個離子方程式4H⁺+Cu₂（OH）₂CO₃ =3H₂O+2 Cu²⁺+CO₂↑（已知Cu₂（OH）₂CO₃不易溶于水）．
（6）寫出步驟③生成Cu₂（OH）₂CO₃的離子方程式2Cu²⁺+4HCO₃^-=Cu₂（OH）₂CO₃↓+H₂O+3 CO₂↑．

Answer 1

分析 FeCl₃-HCl溶液蝕刻銅板后的廢液，發生2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，得到氯化銅、氯化亞鐵和氯化鐵的混合溶液，向廢液中滴入過氧化氫將亞鐵離子氧化成極易除去的鐵離子，然后過濾得沉淀氫氧化鐵和氯化銅溶液，將沉淀溶解于鹽酸得到氯化鐵，向濾液中加入碳酸氫鈉得到堿式碳酸銅；
（1）三價鐵離子具有強的氧化性，能夠氧化銅單質生成銅離子，本身被還原為二價鐵離子；
（2）氯化鐵是強酸弱堿鹽水解呈酸性，所以加鹽酸防止弱離子鐵離子的水解；
（3）過氧化氫是氧化劑將亞鐵離子氧化成極易除去的鐵離子；
（4）將鐵離子完全沉淀，而銅離子不能沉淀，所以選擇的PH為3.2≤pH＜4.7；
（5）用堿式碳酸銅來調節溶液的PH，離子反應方程式書寫時要注意堿式碳酸銅是難溶的固體物質，要用化學式；
（6）濾液中弱堿的陽離子與碳酸氫鈉中的碳酸氫根離子發生雙水解，生成堿式碳酸銅．

解答 解：FeCl₃-HCl溶液蝕刻銅板后的廢液，發生2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，得到氯化銅、氯化亞鐵和氯化鐵的混合溶液，向廢液中滴入過氧化氫將亞鐵離子氧化成極易除去的鐵離子，然后過濾得沉淀氫氧化鐵和氯化銅溶液，將沉淀溶解于鹽酸得到氯化鐵，向濾液中加入碳酸氫鈉得到堿式碳酸銅．
（1）氯化鐵與銅反應生成氯化亞鐵和氯化銅，反應的離子方程式：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，鐵離子可能過量，故答案為：Fe³⁺、Fe²⁺和Cu²⁺；
（2）氯化鐵是強酸弱堿鹽水解呈酸性，所以加鹽酸防止弱離子鐵離子的水解，水解的方程式為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，向其中加鹽酸促使平衡逆向移動，
故答案為：抑制氯化鐵水解；
（3）加入氧化劑把亞鐵離子氧化為鐵離子但不能引入新的雜質，氧化劑選擇過氧化氫氧化亞鐵離子的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：因為將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，方便后續沉淀時除去；
（4）調節溶液的pH目的是使鐵離子全部沉淀，銅離子不沉淀，依據圖表數據分析可知pH應為：3.2～4.7，故答案為：[3.2，4.7）或3.2≤pH＜4.7；
（5）用堿式碳酸銅來調節溶液的PH，強制弱，所以離子反應方程式為：4H⁺+Cu₂（OH）₂CO₃ =3H₂O+2 Cu²⁺+CO₂↑，故答案為：4H⁺+Cu₂（OH）₂CO₃ =3H₂O+2 Cu²⁺+CO₂↑；
（6）濾液中弱堿的陽離子與碳酸氫鈉中的碳酸氫根離子發生雙水解，生成堿式碳酸銅，反應的方程式為：2Cu²⁺+4HCO₃^-=Cu₂（OH）₂CO₃↓+H₂O+3 CO₂↑，
故答案為：2Cu²⁺+4HCO₃^-=Cu₂（OH）₂CO₃↓+H₂O+3 CO₂↑．

點評 本題考查了物質制備實驗設計、物質分離的實驗基本操作，物質性質的理解和掌握是解題關鍵，題目難度中等．