Question

随着信息产业的高速发展和家用电器的普及，我国印刷电路板（PCB）的生产呈现急剧增长之势．废旧电路板的

随着信息产业的高速发展和家用电器的普及，我国印刷电路板（PCB）的生产呈现急剧增长之势．废旧电路板的增多给我们带来了环境问题，目前我们台州大多采用32%～35%的FeCl3溶液溶解印刷线路板上的金属铜，从而进行对铜的回收和利用．经分析腐蚀废液中主要含有HCl、FeCl2和CuCl2等溶质．（1）用32%～35%的FeCl3溶液溶解印刷线路板上的金属铜的原理是（用离子方程式表示）：______．（2）工业上有多种回收腐蚀废液中铜的方法，下面是常用的两种方法：Ⅰ、电化学方法回收腐蚀废液中铜，则阳极（石墨）上的电极反应式为：______．Ⅱ、工业上也可以用铁粉回收腐蚀废液中的铜：①用铁粉回收铜的实验操作为______．②科学家对铁置换铜工艺的研究如下：分别用还原铁粉、废铁屑和废铁屑在超声波粉碎处理下置换铜，将置换出的铜粉放入250mL烧杯中，加入120mL 1.5mol?L-1的硫酸，水浴加热，控制温度在70℃，搅拌，在10、20、30、40、50、60min时，分别用吸管移取0.5g左右的铜于试管内，将上层清液倒回小烧杯中，用蒸馏水洗净试样，过滤，在105℃烘箱中烘干后测定铜粉中铁的含量．其结果如图：已知a表示用还原铁粉置换铜的除铁效果，b表示用废铁屑置换铜的除铁效果，c表示用废铁屑在超声波下置换铜的除铁效果，你认为除铁效果最好的是______（填a、b或c），其原因是______．（3）工业上也可用腐蚀废液生成CuCl2?2H2O，从而进行对废液的利用，其工艺流程如图：已知：pH≥9.6时，Fe2+ 以Fe（OH）2的形式完全沉淀； pH≥6.4时，Cu2+ 以Cu（OH）2的形式完全沉淀； pH在3～4时，Fe3+ 以Fe（OH）3 的形式完全沉淀．①试剂A最好应选用______．a．浓硫酸 b．Cl2 c．NaClO　　　　　　d．NaOH溶液理由是______．②分析有关物质的溶解度曲线（如图），为了获得CuCl2?2H2O晶体，对滤液B进行的操作是：______、______，过滤得到产品．③测定CuCl2?2H2O产品的质量分数可按下法：取2.000g产品，用水溶解后，加入60.00mL 0.4000mol?L-1的KI溶液（足量），充分反应后加入淀粉指示剂，用0.4000mol?L-1 Na2S2O3标准溶液滴定，耗去此标准液25.00mL时，刚好到达滴定终点．已知：2Cu2++4I-=2CuI↓+I2 I2+2S2O32-=2I-+S4O62-此产品中CuCl2?2H2O的质量分数为______．

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Answer 1

（1）铜具有还原性，铁离子具有氧化性，二者之间发生的氧化还原反应为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）工业上有多种回收腐蚀废液中铜的方法，下面是常用的两种方法：
Ⅰ、电化学方法回收腐蚀废液中铜，则阳极（石墨）上的电极发生氧化反应，反应式为：Fe²⁺-e^-═Fe³⁺，故答案为：Fe²⁺-e^-═Fe³⁺；
Ⅱ、工业上也可以用铁粉回收腐蚀废液中的铜：①用铁粉回收铜的实验操作为①金属铁可以和氯化铜反应置换出金属铜，但是和氯化亚铁之间不反应，加入足量的金属铁，保证铜均被置换出来，剩余的铁可以和盐酸反应，但是金属铜和盐酸之间不反应，再过滤可以滤出金属铜，最后将铜干燥即可，故答案为：加入过量铁粉CuCl₂+Fe═Cu+FeCl₂，过滤，在所得固体中加入稀盐酸溶解残余的铁，再滤出固体洗涤得铜；②影响化学反应速率：粉末状物质的反应速率快于块状的，根据图象信息，a的反应速率最快，除铁效果最好，
故答案为：a；使用细铁粉，还原得细铜粉，铜粉颗粒越小，与酸接触的表面积越大，内部的铁与酸反应越快，即除铁效率越高；
（3）为了将废液中的亚铁离子除去，加入一种试剂将亚铁离子氧化为铁离子，调节pH值，可以将铁离子沉淀出来，但是铜离子不沉淀即可，故选NaClO，它具有碱性和氧化性，能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，且反应能消耗H⁺，增大溶液的pH使Fe³⁺沉淀，故答案为：c；NaClO能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，且反应能消耗H⁺，增大溶液的pH使Fe³⁺沉淀．
NaClO能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，且反应能消耗H⁺，增大溶液的pH使Fe³⁺沉淀；蒸发浓缩，冷却结晶；85.50%；有图2可知硫酸钠的溶解度较小而且温度较高时随温度的变化不大，加热浓缩时会有大量的硫酸钠析出，冷却结晶时尽量保证硫酸钠不析出，而40摄氏度时硫酸钠溶解度最大，为了能析出更多的CuCl₂?2H₂O晶体，
依据2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；
得到       Na₂S₂O₃～Cu²⁺
           1          1
0.4000mol/L×0.0250L  0.01mol
则CuCl₂?2H₂O的物质的量为：0.01mol，
试样中CuCl₂?2H₂O的质量百分数为

0.01mol×171g/mol

2．og

×100%=85.50%．
故答案为：①C、NaClO能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，且反应能消耗H⁺，增大溶液的pH使Fe³⁺沉淀；②蒸发浓缩、冷却结晶；③85.50%．