Question

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：火法煉銅：Cu₂S+O₂  

高溫  .

2Cu+SO₂ 濕法煉銅：CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu
上述兩種方法中，銅元素均被

 

 （填“氧化”還是“還原”）成銅單質(zhì)．
（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，實驗室模擬回收過程如圖：

①步驟1中反應(yīng)的離子方程式是

 

．
②步驟2所加的氧化劑最適宜的是

 

．
A．HNO₃       B．H₂O₂       C．KMnO₄
③步驟3的目的是使溶液的pH升高到5，此時Fe³⁺濃度為

 

．[K_sp（Fe（OH）₃）=4×10^-38]，可選用的“試劑1”是

 

（寫出一種即可）．
④蒸發(fā)濃縮CuCl₂溶液時，要滴加濃鹽酸，目的是

 

 （用化學方程式并結(jié)合簡要的文字說明），再經(jīng)冷卻、結(jié)晶、過濾，得到CuCl₂?2H₂O．
（3）欲實現(xiàn)反應(yīng)Cu+H₂SO₄（aq）═CuSO₄+H₂↑，在你認為能實現(xiàn)該轉(zhuǎn)化的裝置中的括號內(nèi)，標出電極材料（填“Cu”或“C”）．并寫出電極反應(yīng)式．

Answer 1

考點：金屬冶煉的一般原理,原電池和電解池的工作原理,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：電化學專題,元素及其化合物

分析：（1）反應(yīng)物中元素的化合價降低，為氧化劑，被還原，發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）①根據(jù)步驟1中反應(yīng)Cu+2FeCl₃=2FeCl₂+CuCl₂書寫離子方程式；
②根據(jù)根據(jù)除去二價鐵離子的過程中不能引入新的雜質(zhì)；
③根據(jù)溶液的pH升高到5時，H⁺濃度為 10^-5mol/L，則OH^-濃度為 10^-9mol/L，根據(jù)K_sp（Fe（OH）₃）=[Fe³⁺][OH^-]³=4×10^-38，得[Fe³⁺]=4×10^-11mol/L；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)；
④CuCl₂在溶液中可以發(fā)生水解反應(yīng)，加入濃鹽酸，可以抑制水解；
（3）Cu和H₂SO₄之間的反應(yīng)是非自發(fā)的，需要電解池實現(xiàn)，根據(jù)電解池的構(gòu)成條件來回答．

解答： 解：（1）在火法煉銅：Cu₂S+O₂

高溫  .

2Cu+SO₂和濕法煉銅：CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu中銅元素的化合價降低，Cu₂S、CuSO₄都為氧化劑，被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，
故答案為：還原；
（2）①步驟1中Cu元素由0升高到+2價，F(xiàn)e元素由+3價降低為+2價，化學反應(yīng)為Cu+2FeCl₃═2CuCl₂+FeCl₂，離子反應(yīng)為Cu+2Fe³⁺═2Cu²⁺+Fe²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
②HNO₃、H₂O₂C、KMnO₄三者都能氧化二價鐵離子變成三價鐵離子，但HNO₃和KMnO₄會引入新的雜質(zhì)，
故答案為：B；
③根據(jù)溶液的pH升高到5時，H⁺濃度為 10^-5mol/L，則OH^-濃度為 10^-9mol/L，根據(jù)K_sp（Fe（OH）₃）=[Fe³⁺][OH^-]³=4×10^-38，得[Fe³⁺]=4×10^-11mol/L；
pH升高，溶液的酸性減弱，加入的物質(zhì)能與酸反應(yīng)，同時不能引入新雜質(zhì)，可向溶液中加入CuO或Cu（OH）₂，
故答案為：4×10^-11 mol/L；CuO[或Cu（OH）₂]；
④CuCl₂為強酸弱堿鹽水解溶液呈酸性，溶液中水解反應(yīng)為，CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，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）Cu和H₂SO₄之間的反應(yīng)是非自發(fā)的，需要電解池實現(xiàn)，金屬銅作陽極，陽極：Cu-2e^-=Cu²⁺，電解質(zhì)為硫酸，陰極是氫離子放電，電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑，即，故答案為：．

點評：本題考查金屬的回收，涉及到氧化還原反應(yīng)、電解池的工作原理等知識，題目難度中等，注意電解池的工作原理是高頻考點．