Question

12．（1）电镀是将镀件与电源的负极连接．
（2）化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉淀在镀件表面形成的镀层．
①若用铜盐进行化学镀铜，应选用还原剂（填“氧化剂”或“还原剂”）与之反应．
②某化学镀铜的反应速率随镀液pH变化如图1所示．该镀铜过程中，镀液pH控制在12.5左右．据图中信息，给出使反应停止的方法：调节溶液的pH至8-9 之间．
（3）酸浸法制取硫酸铜的流程示意图如图2：

①步骤（i）中Cu₂（OH）₂CO₃发生反应的化学方程式为Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O．
②步骤（ii）所加试剂起调节pH作用的离子是HCO₃^-（填离子符号）．
③在步骤（iii）发生的反应中，1molMnO₂转移2mol电子，该反应的离子方程式为：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O．
④步骤（iv）除去杂质的化学方程式可表示为
3Fe³⁺+NH₄⁺+2SO₄^2-+6H₂O═NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆↓+6H⁺，过滤后母液的pH=2.0，
c（Fe³⁺）=a mol•L^-1，c（NH₄⁺）=b mol•L^-1，c（SO₄^2-）=d mol•L^-1，
该反应的平衡常数K=$\frac{1{0}^{-12}}{{a}^{3}b{d}^{2}}$（用含a、b、d的代数式表示）．

Answer 1

分析 （1）电镀是将镀件与电源负极相连、镀层与电源正极相连；
（2）①若用铜盐进行化学镀铜，阴极上铜离子得电子发生氧化反应，所以需要还原剂与之反应；
②根据图知，溶液的pH越大反应速率越大，可以通过控制溶液pH控制反应速率；
（3）铜矿中加入过量稀硫酸，发生的反应有Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O，溶液中金属阳离子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，溶液呈酸性，加入碳酸氢铵，碳酸氢根离子和氢离子反应生成二氧化碳，从而增大溶液pH；向溶液中加入少量二氧化锰，酸性条件下，二氧化锰和亚铁离子反应生成铁离子、锰离子和水；向溶液中加入硫酸铵，硫酸铵和铁离子反应生成沉淀NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆，采用过滤方法分离沉淀和溶液，然后通过蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸铜晶体，再结合题目分析解答．

解答 解：（1）电镀是将镀件与电源负极相连、镀层与电源正极相连，
故答案为：负；
（2）①若用铜盐进行化学镀铜，阴极上铜离子得电子发生氧化反应，所以需要还原剂与之反应，
故答案为：还原剂；
②根据图示信息，pH=8-9之间，反应速率为0，所以要使反应停止，调节溶液的pH至8-9 之间，
故答案为：调节溶液的pH至8-9 之间；
（3）铜矿中加入过量稀硫酸，发生的反应有Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O，溶液中金属阳离子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，溶液呈酸性，加入碳酸氢铵，碳酸氢根离子和氢离子反应生成二氧化碳，从而增大溶液pH；向溶液中加入少量二氧化锰，酸性条件下，二氧化锰和亚铁离子反应生成铁离子、锰离子和水；向溶液中加入硫酸铵，硫酸铵和铁离子反应生成沉淀NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆，采用过滤方法分离沉淀和溶液，然后通过蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸铜晶体，
①碱式碳酸铜与硫酸反应生成硫酸铜、二氧化碳和水，反应方程式为Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O，
故答案为：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O；
②题目要求调高pH，铵根离子显酸性，碳酸氢根离子显碱性，则起作用的离子是碳酸氢根离子，
故答案为；HCO₃^-；
③依题意亚铁离子变成了铁离子，1mol MnO₂转移电子2 mol，则锰元素从+4变成+2价，溶液是显酸性的，方程式经过观察可要补上氢离子，综合上述分析可写出离子方程式为MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
④滤后母液的pH=2.0，则c（H⁺）=0.01mol/L，c（Fe³⁺）=a mol•L^-1，c（NH₄⁺）=b mol•L^-1，c（SO₄^2-）=d mol•L^-1，该反应的平衡常数K=$\frac{{c}^{6}（{H}^{+}）}{{c}^{3}（F{e}^{3+}）．c（N{{H}_{4}}^{+}）．{c}^{2}（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{（0.01）^{6}}{{a}^{3}×b×{d}^{2}}$=$\frac{1{0}^{-12}}{{a}^{3}b{d}^{2}}$，
故答案为：$\frac{1{0}^{-12}}{{a}^{3}b{d}^{2}}$．

点评 本题考查物质分离和提纯的综合应用及电解原理，侧重考查学生分析能力，明确流程图中发生的反应及分离方法是解本题关键，熟悉元素化合物性质及基本原理，难点是二氧化锰和亚铁离子反应方程式的书写，题目难度中等．