Question

3．從含銅廢料（如：覆銅板、印刷線路板及鉛冰銅等）中提取銅，既可提高資源的利用率又可減少重金屬污染．
（1）廢覆銅板（Cu和Sn組成）可用CuSO₄和H₂SO₄混合溶液作電解質溶液，直接電解回收精銅，陽極上發(fā)生的電極反應為Cu-2e^-=Cu²⁺和Sn-2e^-=Sn²⁺．
（2）廢印刷線路板中的銅常用含鹽酸的FeCl₃溶液或H₂O₂-HCl-NaCl混合溶液浸取回收．
①用FeCl₃溶液浸取銅時發(fā)生反應的離子方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；若加鹽酸不足，反應一段時間后線路板表面有紅褐色沉淀，產生紅褐色沉淀的原因是c（H⁺）和c（Fe³⁺）小，有利于Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃沉淀．
②將粉碎后的廢印刷線路板放入三口燒瓶中，分別加入由0.3mol•L^-1鹽酸、0.5mol•L^-1NaCl及不同濃度的H₂O₂組成的混合溶液，在溫度、攪拌速率及固液比等均相同時，銅的浸取率隨H₂O₂的濃度和時間的變化如圖1所示．當c（H₂O₂）=0mol•L^-1時，也有少量的銅被浸出，其原因是液面上方空氣中O₂隨攪拌不斷進入溶液，溶解的O₂將銅氧化而被浸�。�
③用H₂O₂-HCl-NaCl混合溶液浸取時，其浸取過程包括：
（Ⅰ） Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O
（Ⅱ） Cu²⁺+Cu?2Cu⁺
（Ⅲ） Cu⁺+nCl^-?CuCl_n^（n-1）-
（Ⅳ） 2CuCl_n^（n-1）-+2H⁺+H₂O₂=2Cu²⁺+2H₂O+2nCl^-
其他條件相同時，增大下列離子濃度可以加速Cu從廢電路板中浸出的是bc（填序號）．
a．Na⁺  b．Cu²⁺  c．Cl^-d．OH^-

（3）鉛冰銅（PbS、Cu₂S及FeS的混合物）可用HCl-H₂O₂混合溶液浸�。�
①Cu₂S被HCl-H₂O₂混合溶液浸取得到硫酸銅和氯化銅溶液的化學方程式為Cu₂S+5H₂O₂+2HCl=CuCl₂+CuSO₄+6H₂O．
②若由H₂SO₄代替HCl-H₂O₂中的HCl，其他條件相同，銅的浸取率隨硫酸濃度的變化如圖2所示．當H₂SO₄濃度大于3.1mol•L^-1時，硫酸濃度越大，銅的浸取率反而越小，其原因可能是過量的硫酸會生成PbSO₄沉淀包裹在鉛冰銅顆粒表面，使銅無法與浸出液接觸．

Answer 1

分析 （1）廢覆銅板（Cu和Sn組成）可用CuSO₄和H₂SO₄混合溶液作電解質溶液，直接電解回收精銅，陽極為活性電極本身失電子發(fā)生氧化反應；
（2）①用FeCl₃溶液浸取銅是氯化鐵和銅反應生成氯化亞銅和氯化亞鐵；若加鹽酸不足，反應一段時間后線路板表面有紅褐色沉淀是因為氫離子濃度小的溶液中鐵離子會水解生成氫氧化鐵紅褐色沉淀；
②當c（H₂O₂）=0mol•L^-1時，液面上方空氣中O₂隨攪拌不斷進入溶液，溶解的O₂將銅氧化而被浸��；
③a．依據(jù)浸取過程發(fā)生反應與鈉離子無關解答；
b．依據(jù)方程式（Ⅱ） Cu²⁺+Cu?2Cu⁺，判斷；
c．依據(jù)方程式（Ⅲ） Cu⁺+nCl^-?CuCl_n^（n-1）-，判斷；
d．氫氧根離子能夠與氫離子、銅離子反應；
（3）①Cu₂S在鹽酸的酸性環(huán)境下被過氧化氫生成硫酸銅、氯化銅和水；
②硫酸容易與鉛離子反應生成硫酸鉛沉淀，附著在鉛冰銅顆粒表面，阻止反應的進行．

解答 解：（1）電解法精煉銅，陽極為活性電極，電極本身參與放電，銅失去電子發(fā)生氧化反應，電極反應式：Cu-2e^-=Cu²⁺；錫失去電子生成錫離子，電極反應式：Sn-2e^-=Sn²⁺；
故答案為：Cu-2e^-=Cu²⁺ 和Sn-2e^-=Sn²⁺；
（2）①三價鐵離子能夠氧化銅生成銅離子，本身被還原為二價鐵離子，離子方程式：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
若加鹽酸不足，溶液中氫離子濃度較小，三價鐵離子水解生成氫氧化鐵，所以若加鹽酸不足，反應一段時間后線路板表面有紅褐色沉淀；
故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
c（H⁺）和c（Fe³⁺）小，有利于Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃沉淀；
②當c（H₂O₂）=0mol•L^-1時，液面上方空氣中O₂隨攪拌不斷進入溶液，溶解的O₂將銅氧化而被浸取，所以也有少量的銅被浸出；
故答案為：液面上方空氣中O₂隨攪拌不斷進入溶液，溶解的O₂將銅氧化而被浸��；
③a．依據(jù)給出的方程式可知，上述反應與鈉離子都無關，所以改變鈉離子的濃度，不影響Cu從廢電路板中浸出，故a不選；
b．由Cu²⁺+Cu?2Cu⁺可知增大銅離子濃度，上述反應的速率加快，故b選；
c．由Cu⁺+nCl^-?CuCl_n^（n-1）-可知增大Cl^-濃度，反應Ⅲ加快，故c選；
d．氫氧根離子能夠與氫離子、銅離子反應，增大氫氧根離子濃度，能夠使氫離子、銅離子濃度減小，反應速率減慢，故d不選；
故選：bc；
（3）①Cu₂S在鹽酸的酸性環(huán)境下被過氧化氫生成硫酸銅、氯化銅和水，依據(jù)得失電子守恒，原子個數(shù)守恒反應的方程式為：Cu₂S+5H₂O₂+2HCl=CuCl₂+CuSO₄+6H₂O；
故答案為：Cu₂S+5H₂O₂+2HCl=CuCl₂+CuSO₄+6H₂O；
②由H₂SO₄代替HCl-H₂O₂中的HCl，其他條件相同，銅的浸取率隨硫酸濃度的變化如圖2所示．當H₂SO₄濃度大于3.1mol•L^-1時，過量的硫酸會生成PbSO₄沉淀包裹在鉛冰銅顆粒表面，使銅無法與浸出液接觸，使得硫酸濃度越大，銅的浸取率反而越��；
故答案為：過量的硫酸會生成PbSO₄沉淀包裹在鉛冰銅顆粒表面，使銅無法與浸出液接觸；

點評 本題考查了電解法精煉銅電極反應書寫、氧化還原反應方程式的書寫、水解平衡移動的影響因素等，熟悉電解池工作原理，鹽類水解規(guī)律及影響因素，明確氧化還原反應得失電子守恒是解題關鍵，題目綜合性強，難度較大．