Question

銅及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛的應(yīng)用．
Ⅰ、銅可采用如下方法制備：
方法一：火法煉銅：Cu₂S+O₂ 

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

 

（寫(xiě)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

 

．
Ⅱ、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(guò)程如下：
①步驟2中反應(yīng)的離子方程式是

 

．
②步驟5中蒸發(fā)濃縮CuCl₂溶液時(shí)，要滴加濃鹽酸，目的是

 

 （用化學(xué)方程式并結(jié)合簡(jiǎn)要的文字說(shuō)明），再經(jīng)冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾，得到CuCl₂?2H₂O晶體．
③步驟4中洗滌沉淀的操作為

 

．
④步驟3中可選用的“試劑1”是

 

 （寫(xiě)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

考點(diǎn)：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì),制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：Ⅰ、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(guò)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．
Ⅱ①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(méi)過(guò)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=4×10^-38，得[Fe³⁺]=4×10^-8mol/L．

解答： 解：Ⅰ、對(duì)比兩種方法，方法二：即濕法煉銅更好，原因是不會(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）而方法一：火法煉銅：Cu₂S+O₂ 

高溫  .

2Cu+，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）．
火法煉銅：Cu₂S+O₂ 

高溫  .

2Cu+SO₂時(shí)，化合價(jià)升高有：硫由-2價(jià)變?yōu)?6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；
Ⅱ①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(méi)過(guò)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(méi)過(guò)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，綜合性較強(qiáng)．