Question

【題目】近年來(lái)，我國(guó)(PCB)印刷電路板制造業(yè)發(fā)展迅速，總產(chǎn)值居世界第一。工業(yè)上常用CuCl2和鹽酸的混合液作為蝕刻液，蝕刻PCB表面的銅箔。

已知：①一定條件下，Cu與Cu2+反應(yīng)可生成+ 1價(jià)銅。

②氯化亞銅(CuCl)難溶于水，可與Cl-形成CuCl32-進(jìn)入溶液。

Ⅰ.蝕刻過(guò)程中將Cu轉(zhuǎn)化為CuCl32-去除。

（1）蝕刻過(guò)程的離子方程式有_______、CuCl+2Cl- CuCl32-。

（2）蝕刻液中的鹽酸可大大提高蝕刻效率，結(jié)合上述反應(yīng)解釋原因：______________。

Ⅱ.蝕刻一段時(shí)間后，將蝕刻廢液中的CuCl32-轉(zhuǎn)化為Cu2+，即可再生循環(huán)利用，常用方法如下：

（1）化學(xué)再生：加入H2O2溶液可使蝕刻液再生，該反應(yīng)的離子方程式是______________。

（2）電解再生（電極不參與反應(yīng)）：按下圖裝置，使蝕刻液再生并回收金屬Cu。

①在______極(填“a”或“b)”）回收得到金屬Cu。

②結(jié)合電極反應(yīng)解釋陽(yáng)極區(qū)蝕刻液再生的原理：________。

③實(shí)際電解過(guò)程中，通常在兩極上均產(chǎn)生少量氣體，則流出液1、流出液2混合后，還需補(bǔ)充試劑________，得到可循環(huán)使用的再生液。

④研究表明:其他條件不變，使用無(wú)膜電解槽再生時(shí)，一段時(shí)間后，電極上析出的Cu總量反而會(huì)隨電解時(shí)間的増長(zhǎng)而減少。解釋Cu的總量減少的原因：________。

Answer 1

【答案】Cu2+＋Cu＋2Cl﹣ =2CuCl 鹽酸可溶解覆蓋在Cu表面的CuCl，促進(jìn)蝕刻Cu 2CuCl32-＋H2O2 ＋2H+ = 2Cu2+ ＋6Cl﹣＋2H2O b 陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)：CuCl32-－ e﹣=Cu2+ ＋ 3Cl﹣，陰極區(qū)的Cl﹣通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)，使蝕刻廢液再生 HCl 陽(yáng)極生成的Cu2+移向陰極，使電極上析出的Cu溶解

【解析】

I.（1）從題給的信息來(lái)看，工業(yè)上用CuCl2和鹽酸的混合液作為蝕刻液，蝕刻過(guò)程分為兩個(gè)階段，第一階段是生成CuCl沉淀，第二階段是CuCl溶于過(guò)量的Cl-形成CuCl32-進(jìn)入溶液。題目已給了第二階段的離子方程式，所以第一階段的反應(yīng)應(yīng)是生成CuCl階段：Cu2+ ＋Cu＋2Cl-=2CuCl，注意CuCl作為難溶物不拆寫(xiě)。

（2）鹽酸提供了更多的Cl-，可加速溶解覆蓋在銅表面的CuCl，使銅與Cu2+繼續(xù)充分接觸反應(yīng)。

II．（1）收集題給信息：反應(yīng)微粒有CuCl32- 和 H2O2，過(guò)氧化氫的作用就是將+1價(jià)Cu氧化為+2價(jià)Cu，此時(shí)配離子中的氯變?yōu)槁入x子，考慮酸性介質(zhì)，配平即可：2CuCl32-＋H2O2＋2H+ =2Cu2+＋6Cl-＋2H2O。

（2）①電解的過(guò)程，在陰極產(chǎn)生銅單質(zhì)，所以答案為b極；②陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了Cu元素的化合價(jià)由+1價(jià)變?yōu)?/span>+2價(jià)：CuCl32--e﹣= Cu2+ ＋ 3Cl﹣，陰極區(qū)的Cl-通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)，使蝕刻廢液再生；③據(jù)題意，兩極放出的少量氣體，陰極為H2，陽(yáng)極為Cl2，所以一段時(shí)間后補(bǔ)充一定的HCl氣體即可；④沒(méi)有了陰離子交換膜的阻擋，陽(yáng)極生成的Cu2+會(huì)大量移向陰極，使電極上析出的Cu在Cu2+、Cl-存在的條件下再次溶解，故生成銅的質(zhì)量減少。