Question

4．銅及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛的應(yīng)用．
（1）銅可采用如下方法制備：
方法一：火法煉銅：Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2Cu+SO₂
方法二：濕法煉銅：CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu
上述兩種方法中，你認(rèn)為哪種方法更好，原因是濕法煉銅（或方法二）；不會(huì)產(chǎn)生污染空氣的氣體（或濕法煉銅不需要外界提供能量）（寫出1條原因即可）．分別用火法煉銅與濕法煉銅生產(chǎn)640gCu，則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)之比為3：2．
（2）印刷電路板上使用的銅需要回收利用．用FeCl₃溶液浸泡印刷電路板制備CuCl₂•2H₂O晶體，實(shí)驗(yàn)室模擬回收過程如圖：

①步驟2中反應(yīng)的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
②步驟5中蒸發(fā)濃縮CuCl₂溶液時(shí)，要滴加濃鹽酸，目的是CuCl₂在溶液中可以發(fā)生水解反應(yīng)：CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，滴加濃鹽酸，可以抑制水解 （用化學(xué)方程式并結(jié)合簡(jiǎn)要文字說明），再經(jīng)冷卻、結(jié)晶、過濾，得到CuCl₂•2H₂O晶體．
③步驟4中洗滌沉淀的操作為向漏斗中加少量蒸餾水（水）至沒過沉淀，靜置濾干后重復(fù)操作2～3次
④步驟3中可選用的“試劑1”是CuO[或Cu（OH）₂]寫出一種即可），目的是使溶液的pH升高到4，此時(shí)Fe³⁺濃度為[K_sp（Fe（OH）₃）=4×10^-38]．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)能否產(chǎn)生污染空氣的氣體以及耗能多少等方面進(jìn)行比較方案的優(yōu)劣；
通過分析兩反應(yīng)得出生成銅與轉(zhuǎn)移電子的定量關(guān)系，然后計(jì)算比較，得出轉(zhuǎn)移的電子數(shù)之比；
（2）步驟1是過量的三價(jià)鐵離子氧化電路板（含銅）得到銅離子、亞鐵離子，步驟2是用雙氧水氧化溶液中的二價(jià)鐵離子，步驟3是加氧化銅或氫氧化銅調(diào)節(jié)溶液的PH值，使三價(jià)鐵離了沉淀，過濾得到含銅離子的溶液，通過在酸性環(huán)境中蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，得到氯化銅晶體．
①步驟2中Fe²⁺被H₂O₂氧化成Fe³⁺，H₂O₂被還原生成H₂O，配平得離子方程式；
②CuCl₂在溶液中可以發(fā)生水解反應(yīng)：CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，加熱能促進(jìn)水解，所以在蒸發(fā)濃縮CuCl₂溶液時(shí)，要滴加濃鹽酸，可以抑制水解；
③洗滌沉淀目的是除去附著的可溶性雜質(zhì)，操作為：向漏斗中加少量蒸餾水（水）至沒過沉淀，靜置濾干后重復(fù)操作2～3次；
④步驟3可選用的“試劑1”是既要能與酸反應(yīng)，降低氫離子濃度，使溶液的pH升高，從而使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀而除去，又不引入新的雜質(zhì)；根據(jù)溶液的pH升高到4時(shí)，H⁺濃度為10^-4mol/L，則OH^-濃度為10^-10mol/L，根據(jù)K_sp（Fe（OH）₃）=[Fe³⁺][OH^-]³計(jì)算．

解答 解：（1）對(duì)比兩種方法，方法一：火法煉銅會(huì)產(chǎn)生污染空氣的氣體SO₂（或反應(yīng)條件為高溫，需要外界提供能量），
方法二：不會(huì)產(chǎn)生污染空氣的氣體（或濕法煉銅常溫下即可進(jìn)行，不需要外界提供能量），則濕法煉銅更好；
火法煉銅：Cu₂S+O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+SO₂時(shí)，化合價(jià)升高有：硫由-2價(jià)變?yōu)?4價(jià)，化合價(jià)降低的有：銅由+1價(jià)變?yōu)?價(jià)，氧由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，則每生成1molCu轉(zhuǎn)移的電子3mol；方法二：濕法煉銅：CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu，化合價(jià)升高有：鐵由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，化合價(jià)降低的有：銅由+2價(jià)變?yōu)?價(jià)，則每生成1molCu轉(zhuǎn)移的電子2mol，故分別用火法煉銅與濕法煉銅生產(chǎn)640g（等量的）Cu，則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)之比為30：20=3：2，
故答案為：濕法煉銅（或方法二）；不會(huì)產(chǎn)生污染空氣的氣體（或濕法煉銅不需要外界提供能量）；3：2；
（2）步驟1是過量的三價(jià)鐵離子氧化電路板（含銅）得到銅離子、亞鐵離子，步驟2是用雙氧水氧化溶液中的二價(jià)鐵離子，步驟3是加氧化銅或氫氧化銅調(diào)節(jié)溶液的PH值，使三價(jià)鐵離了沉淀，過濾得到含銅離子的溶液，通過在酸性環(huán)境中蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，得到氯化銅晶體．
①步驟2中Fe²⁺被H₂O₂氧化成Fe³⁺，H₂O₂被還原生成H₂O，步驟2中反應(yīng)的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
②CuCl₂在溶液中可以發(fā)生水解反應(yīng)：CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，加熱能促進(jìn)水解，所以蒸發(fā)濃縮CuCl₂溶液時(shí)，滴加濃鹽酸，可以抑制水解，
故答案為：CuCl₂在溶液中可以發(fā)生水解反應(yīng)：CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，滴加濃鹽酸，可以抑制水解；
③洗滌沉淀目的是除去附著的可溶性雜質(zhì)，操作為：向漏斗中加少量蒸餾水（水）至沒過沉淀，靜置濾干后重復(fù)操作2～3次，
故答案為：向漏斗中加少量蒸餾水（水）至沒過沉淀，靜置濾干后重復(fù)操作2～3次；
④步驟3的目的是降低氫離子濃度，使溶液的pH升高，從而使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀而除去，可選用的“試劑1”是既要能與酸反應(yīng)，又不引入新的雜質(zhì)；故選用CuO[或Cu（OH）₂]等；溶液的pH升高到4時(shí)，H⁺濃度為10^-4mol/L，OH^-濃度為10^-10mol/L，根據(jù)K_sp（Fe（OH）₃）=[Fe³⁺][OH^-]³=4×10^-38，得[Fe³⁺]=4×10^-8mol/L，
故答案為：CuO[或Cu（OH）₂]；4×10^-8mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)方案比較、物質(zhì)的制備、分離提純，氧化還原反應(yīng)、Ksp的有關(guān)計(jì)算等，試題知識(shí)點(diǎn)較多、充分考查學(xué)生的分析、理解能力，綜合性較強(qiáng)．