Question

7．廢舊印刷電路板是一種電子廢棄物，其中銅的含量達(dá)到礦石中的幾十倍．濕法技術(shù)是將粉碎的印刷電路板經(jīng)溶解、萃取、電解等操作得到純銅等產(chǎn)品．某化學(xué)小組模擬該方法回收銅和制取膽礬，流程簡(jiǎn)圖1如下：

（1）反應(yīng)Ⅰ是將Cu轉(zhuǎn)化為Cu（NH₃）₄²⁺，反應(yīng)中H₂O₂的作用是氧化劑． 操作①的名稱：過(guò)濾．
（2）反應(yīng)Ⅱ是銅氨溶液中的Cu（NH₃）₄²⁺與有機(jī)物RH反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的離子方程式：Cu（NH₃）₄²⁺+2RH=CuR₂+2NH₄⁺+2NH₃↑．操作②用到的主要儀器名稱為分液漏斗，其目的是（填序號(hào)）ab．
a．富集銅元素  b．使銅元素與水溶液中的物質(zhì)分離  c．增加Cu²⁺在水中的溶解度
（3）反應(yīng)Ⅲ是有機(jī)溶液中的CuR₂與稀硫酸反應(yīng)生成CuSO₄和RH．若操作③使用圖2裝置，圖中存在的錯(cuò)誤是分液漏斗尖端未緊靠燒杯內(nèi)壁；液體過(guò)多．
（4）操作④以石墨作電極電解CuSO₄溶液．陰極析出銅，陽(yáng)極產(chǎn)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(jié)晶、過(guò)濾．
（5）流程中有三處實(shí)現(xiàn)了試劑的循環(huán)使用，已用虛線標(biāo)出兩處，第三處的試劑是H₂SO₄．
循環(huán)使用的NH₄Cl在反應(yīng)Ⅰ中的主要作用是防止由于溶液中c（OH^-）過(guò)高，生成Cu（OH）₂沉淀．

Answer 1

分析 廢電路板中加入H₂O₂、NH₃、NH₄Cl溶液，得到銅氨溶液和殘?jiān)�，分離難溶性固體和溶液采用過(guò)濾方法，所以操作①是過(guò)濾，反應(yīng)Ⅰ是將Cu轉(zhuǎn)化為Cu（NH₃）₄²⁺，Cu元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，所以Cu是還原劑，則雙氧水是氧化劑，將Cu氧化；反應(yīng)Ⅱ是銅氨溶液中的Cu（NH₃）₄²⁺與有機(jī)物RH反應(yīng)，生成CuR₂，同時(shí)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(jī)層中加入稀硫酸，根據(jù)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CuSO₄溶液時(shí)，陽(yáng)極上OH^-放電、陰極上Cu²⁺ 放電；從CuSO₄溶液中獲取膽礬，采用加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)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(zhì)，分離難溶性固體和溶液采用過(guò)濾方法；
（2）反應(yīng)Ⅱ是銅氨溶液中的Cu（NH₃）₄²⁺與有機(jī)物RH反應(yīng)生成CuR₂，同時(shí)生成NH₄⁺和NH₃，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫該反應(yīng)的離子方程式為；分離互不相溶的液體采用分液方法，分液時(shí)常用分液漏斗；
（3）反應(yīng)Ⅲ是有機(jī)溶液中的CuR₂與稀硫酸反應(yīng)生成CuSO₄和RH，分液時(shí)分液漏斗下端要緊靠燒杯內(nèi)壁，且分液漏斗內(nèi)不能盛放太多溶液；
（4）以石墨為電極電解硫酸銅溶液時(shí)，陽(yáng)極上氫氧根離子放電、陰極上銅離子放電，SO₄^2-向陽(yáng)極移動(dòng)；從溶液中獲取晶體采用加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾方法；
（5）電解硫酸銅溶液時(shí)能得到硫酸，硫酸能循環(huán)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H₂O₂、NH₃、NH₄Cl溶液，得到銅氨溶液和殘?jiān)�，分離難溶性固體和溶液采用過(guò)濾方法，所以操作①是過(guò)濾，反應(yīng)Ⅰ是將Cu轉(zhuǎn)化為Cu（NH₃）₄²⁺，Cu元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，所以Cu是還原劑，則雙氧水是氧化劑，將Cu氧化；反應(yīng)Ⅱ是銅氨溶液中的Cu（NH₃）₄²⁺與有機(jī)物RH反應(yīng)，生成CuR₂，同時(shí)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(jī)層中加入稀硫酸，根據(jù)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CuSO₄溶液時(shí)，陽(yáng)極上OH^-放電、陰極上Cu²⁺ 放電；從CuSO₄溶液中獲取膽礬，采用加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)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(zhì)Cu，所以雙氧水作氧化劑；分離難溶性固體和溶液采用過(guò)濾方法，該混合溶液中貴重金屬是難溶物、銅氨溶液是液體，所以操作①是過(guò)濾，
故答案為：氧化劑；過(guò)濾；
（2）反應(yīng)Ⅱ是銅氨溶液中的Cu（NH₃）₄²⁺與有機(jī)物RH反應(yīng)生成CuR₂，同時(shí)生成NH₄⁺和NH₃，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫該反應(yīng)的離子方程式Cu（NH₃）₄²⁺+2RH=CuR₂+2NH₄⁺+2NH₃↑；分離互不相溶的液體采用分液方法，分液時(shí)常用分液漏斗，分液的目的是富集銅元素、使銅元素與水溶液中的物質(zhì)分離，所以ab正確，
故答案為：Cu（NH₃）₄²⁺+2RH=CuR₂+2NH₄⁺+2NH₃↑；分液漏斗；ab；
（3）反應(yīng)Ⅲ是有機(jī)溶液中的CuR₂與稀硫酸反應(yīng)相當(dāng)于復(fù)分解反應(yīng)，所以生成CuSO₄和RH，分液時(shí)分液漏斗下端要緊靠燒杯內(nèi)壁，且分液漏斗內(nèi)不能盛放太多溶液，
故答案為：RH；分液漏斗尖端未緊靠燒杯內(nèi)壁；液體過(guò)多；
（4）以石墨為電極電解硫酸銅溶液時(shí)，陽(yáng)極上氫氧根離子放電、陰極上銅離子放電，所以陽(yáng)極上生成O₂，同時(shí)有大量的H⁺生成，且SO₄^2-也向陽(yáng)極移動(dòng)在陽(yáng)極積累，因此陽(yáng)極產(chǎn)物還有H₂SO₄；從溶液中獲取晶體采用加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾方法，
故答案為：O₂、H₂SO₄；加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾；
（5）電解硫酸銅溶液時(shí)能得到硫酸，在反應(yīng)III中用到硫酸，所以H₂SO₄能循環(huán)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(guò)高，生成Cu（OH）₂沉淀．

點(diǎn)評(píng) 本題為2015年高考題，考查物質(zhì)分離和提純，涉及基本實(shí)驗(yàn)操作、氧化還原反應(yīng)、電解原理等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范性、知識(shí)綜合應(yīng)用能力等，明確化學(xué)原理及基本操作原理是解本題關(guān)鍵，易錯(cuò)點(diǎn)是硫酸是否能循環(huán)利用的判斷．