Question

1．電子工業(yè)中，可用FeCl₃-HCl溶液作為印刷電路銅板蝕刻液．某探究小組設(shè)計(jì)如下線路處理廢液和資源回收：

請(qǐng)回答：
（1）FeCl₃-HCl溶液蝕刻銅板后的廢液中含有的金屬陽(yáng)離子是Fe³⁺、Fe²⁺和Cu²⁺．
（2）FeCl₃蝕刻液中加入鹽酸的目的：可以抑制氯化鐵水解，又可提高蝕刻速率．
（3）步驟①中加入H₂O₂溶液的目的是因?yàn)閷�Fe²⁺氧化成Fe³⁺，方便后續(xù)沉淀時(shí)除去．
（4）已知：
生成氫氧化物沉淀的pH

	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
開(kāi)始沉淀時(shí)	4.7	7.0	1.9
沉淀完全時(shí)	6.7	9.0	3.2

根據(jù)表中數(shù)據(jù)推測(cè)調(diào)節(jié)pH的范圍是3.2≤pH＜4.7．
（5）寫(xiě)出步驟②中生成CO₂的一個(gè)離子方程式4H⁺+Cu₂（OH）₂CO₃ =3H₂O+2 Cu²⁺+CO₂↑（已知Cu₂（OH）₂CO₃不易溶于水）．
（6）寫(xiě)出步驟③生成Cu₂（OH）₂CO₃的離子方程式2Cu²⁺+4HCO₃^-=Cu₂（OH）₂CO₃↓+H₂O+3 CO₂↑．

Answer 1

分析 FeCl₃-HCl溶液蝕刻銅板后的廢液，發(fā)生2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，得到氯化銅、氯化亞鐵和氯化鐵的混合溶液，向廢液中滴入過(guò)氧化氫將亞鐵離子氧化成極易除去的鐵離子，然后過(guò)濾得沉淀氫氧化鐵和氯化銅溶液，將沉淀溶解于鹽酸得到氯化鐵，向?yàn)V液中加入碳酸氫鈉得到堿式碳酸銅；
（1）三價(jià)鐵離子具有強(qiáng)的氧化性，能夠氧化銅單質(zhì)生成銅離子，本身被還原為二價(jià)鐵離子；
（2）氯化鐵是強(qiáng)酸弱堿鹽水解呈酸性，所以加鹽酸防止弱離子鐵離子的水解；
（3）過(guò)氧化氫是氧化劑將亞鐵離子氧化成極易除去的鐵離子；
（4）將鐵離子完全沉淀，而銅離子不能沉淀，所以選擇的PH為3.2≤pH＜4.7；
（5）用堿式碳酸銅來(lái)調(diào)節(jié)溶液的PH，離子反應(yīng)方程式書(shū)寫(xiě)時(shí)要注意堿式碳酸銅是難溶的固體物質(zhì)，要用化學(xué)式；
（6）濾液中弱堿的陽(yáng)離子與碳酸氫鈉中的碳酸氫根離子發(fā)生雙水解，生成堿式碳酸銅．

解答 解：FeCl₃-HCl溶液蝕刻銅板后的廢液，發(fā)生2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，得到氯化銅、氯化亞鐵和氯化鐵的混合溶液，向廢液中滴入過(guò)氧化氫將亞鐵離子氧化成極易除去的鐵離子，然后過(guò)濾得沉淀氫氧化鐵和氯化銅溶液，將沉淀溶解于鹽酸得到氯化鐵，向?yàn)V液中加入碳酸氫鈉得到堿式碳酸銅．
（1）氯化鐵與銅反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅，反應(yīng)的離子方程式：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，鐵離子可能過(guò)量，故答案為：Fe³⁺、Fe²⁺和Cu²⁺；
（2）氯化鐵是強(qiáng)酸弱堿鹽水解呈酸性，所以加鹽酸防止弱離子鐵離子的水解，水解的方程式為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，向其中加鹽酸促使平衡逆向移動(dòng)，
故答案為：抑制氯化鐵水解；
（3）加入氧化劑把亞鐵離子氧化為鐵離子但不能引入新的雜質(zhì)，氧化劑選擇過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：因?yàn)閷�Fe²⁺氧化成Fe³⁺，方便后續(xù)沉淀時(shí)除去；
（4）調(diào)節(jié)溶液的pH目的是使鐵離子全部沉淀，銅離子不沉淀，依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析可知pH應(yīng)為：3.2～4.7，故答案為：[3.2，4.7）或3.2≤pH＜4.7；
（5）用堿式碳酸銅來(lái)調(diào)節(jié)溶液的PH，強(qiáng)制弱，所以離子反應(yīng)方程式為：4H⁺+Cu₂（OH）₂CO₃ =3H₂O+2 Cu²⁺+CO₂↑，故答案為：4H⁺+Cu₂（OH）₂CO₃ =3H₂O+2 Cu²⁺+CO₂↑；
（6）濾液中弱堿的陽(yáng)離子與碳酸氫鈉中的碳酸氫根離子發(fā)生雙水解，生成堿式碳酸銅，反應(yīng)的方程式為：2Cu²⁺+4HCO₃^-=Cu₂（OH）₂CO₃↓+H₂O+3 CO₂↑，
故答案為：2Cu²⁺+4HCO₃^-=Cu₂（OH）₂CO₃↓+H₂O+3 CO₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、物質(zhì)分離的實(shí)驗(yàn)基本操作，物質(zhì)性質(zhì)的理解和掌握是解題關(guān)鍵，題目難度中等．