Question

8．（1）化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层．
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．
（2）酸浸法制取硫酸铜的流程示意图如下

①步骤（ii）所加试剂起调节pH作用的离子是HCO₃^-（填离子符号）．
②在步骤（iii）发生的反应中，1mol MnO₂转移2mol电子，该反应的离子方程式为MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O．
③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）①要把铜从铜盐中置换铜出来，比如用铁就可以，铁是作还原剂的，所以加入还原剂；
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；
（2）①加入的碳酸氢铵目的是调高pH，碳酸氢根离子能与溶液中氢离子反应；
②由题意可知，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，反应还有水生成，配平书写离子方程式；
③代入平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{6}（{H}^{+}）}{{c}^{3}（F{e}^{3+}）×c（N{{H}_{4}}^{+}）×{c}^{2}（S{{O}_{4}}^{2-}）}$计算．

解答 解：（1）①要把铜从铜盐中置换铜出来，比如用铁就可以，铁是作还原剂的，所以加入还原剂，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；
（2）①加入的碳酸氢铵目的是调高pH，碳酸氢根离子能与溶液中氢离子反应，使溶液pH增大，故答案为：HCO₃^-；
②由题意可知，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，反应还有水生成，反应离子方程式为：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
③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，氢离子浓度为10^-2，代入平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{6}（{H}^{+}）}{{c}^{3}（F{e}^{3+}）×c（N{{H}_{4}}^{+}）×{c}^{2}（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{（1{0}^{-2}）^{6}}{{a}^{3}×b×{d}^{2}}$=$\frac{1{0}^{-12}}{{a}^{3}b{d}^{2}}$，
故答案为：$\frac{1{0}^{-12}}{{a}^{3}b{d}^{2}}$．

点评 本题考查实验制备方案、化学工艺流程、对操作与试剂的分析评价、方程式书写、平衡常数计算、电镀等，侧重考查学生的分析能力，题目难度中等．