Question

9．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 的作用是作氧化劑
（2）反應II是銅氨溶液中的Cu（NH₃）₄²⁺與有機物RH反應，操作②的目的是（填序號）ab
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、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 廢電路板中加入雙氧水、氨氣、氯化銨溶液，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，以石墨為電極電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電、陰極上銅離子放電；從硫酸銅溶液中獲取膽礬，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；
（2）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；
（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：廢電路板中加入雙氧水、氨氣、氯化銨溶液，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，以石墨為電極電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電、陰極上銅離子放電；從硫酸銅溶液中獲取膽礬，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，故答案為：作氧化劑；
（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=2NH₄⁺+2NH₃+CuR₂，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：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：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 本題考查物質分離和提純方法的綜合應用，題目難度較大，涉及基本實驗操作、氧化還原反應、電解原理等知識，試題側重考查學生實驗操作規范性、知識綜合應用能力，易錯點是（5）題第一個空，合理把握圖1中流程簡圖為解答關鍵．