Question

铜及其化合物在生产、生活中有广泛的应用．
（1）铜可采用如下方法制备：火法炼铜：Cu₂S+O₂  

高温  .

2Cu+SO₂ 湿法炼铜：CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu
上述两种方法中，铜元素均被

 

 （填“氧化”还是“还原”）成铜单质．
（2）印刷电路板上使用的铜需要回收利用．用FeCl₃溶液浸泡印刷电路板制备CuCl₂?2H₂O，实验室模拟回收过程如图：

①步骤1中反应的离子方程式是

 

．
②步骤2所加的氧化剂最适宜的是

 

．
A．HNO₃       B．H₂O₂       C．KMnO₄
③步骤3的目的是使溶液的pH升高到5，此时Fe³⁺浓度为

 

．[K_sp（Fe（OH）₃）=4×10^-38]，可选用的“试剂1”是

 

（写出一种即可）．
④蒸发浓缩CuCl₂溶液时，要滴加浓盐酸，目的是

 

 （用化学方程式并结合简要的文字说明），再经冷却、结晶、过滤，得到CuCl₂?2H₂O．
（3）欲实现反应Cu+H₂SO₄（aq）═CuSO₄+H₂↑，在你认为能实现该转化的装置中的括号内，标出电极材料（填“Cu”或“C”）．并写出电极反应式．

Answer 1

考点：金属冶炼的一般原理,原电池和电解池的工作原理,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：电化学专题,元素及其化合物

分析：（1）反应物中元素的化合价降低，为氧化剂，被还原，发生还原反应；
（2）①根据步骤1中反应Cu+2FeCl₃=2FeCl₂+CuCl₂书写离子方程式；
②根据根据除去二价铁离子的过程中不能引入新的杂质；
③根据溶液的pH升高到5时，H⁺浓度为 10^-5mol/L，则OH^-浓度为 10^-9mol/L，根据K_sp（Fe（OH）₃）=[Fe³⁺][OH^-]³=4×10^-38，得[Fe³⁺]=4×10^-11mol/L；步骤3可选用的“试剂1”是既要能与酸反应，降低氢离子浓度，使溶液的pH升高，从而使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀而除去，又不引入新的杂质；
④CuCl₂在溶液中可以发生水解反应，加入浓盐酸，可以抑制水解；
（3）Cu和H₂SO₄之间的反应是非自发的，需要电解池实现，根据电解池的构成条件来回答．

解答： 解：（1）在火法炼铜：Cu₂S+O₂

高温  .

2Cu+SO₂和湿法炼铜：CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu中铜元素的化合价降低，Cu₂S、CuSO₄都为氧化剂，被还原，发生还原反应，
故答案为：还原；
（2）①步骤1中Cu元素由0升高到+2价，Fe元素由+3价降低为+2价，化学反应为Cu+2FeCl₃═2CuCl₂+FeCl₂，离子反应为Cu+2Fe³⁺═2Cu²⁺+Fe²⁺，
故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
②HNO₃、H₂O₂C、KMnO₄三者都能氧化二价铁离子变成三价铁离子，但HNO₃和KMnO₄会引入新的杂质，
故答案为：B；
③根据溶液的pH升高到5时，H⁺浓度为 10^-5mol/L，则OH^-浓度为 10^-9mol/L，根据K_sp（Fe（OH）₃）=[Fe³⁺][OH^-]³=4×10^-38，得[Fe³⁺]=4×10^-11mol/L；
pH升高，溶液的酸性减弱，加入的物质能与酸反应，同时不能引入新杂质，可向溶液中加入CuO或Cu（OH）₂，
故答案为：4×10^-11 mol/L；CuO[或Cu（OH）₂]；
④CuCl₂为强酸弱碱盐水解溶液呈酸性，溶液中水解反应为，CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，滴加浓盐酸，可以抑制水解；
故答案为：CuCl₂在溶液中可以发生水解反应：CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，滴加浓盐酸，可以抑制水解；
（3）Cu和H₂SO₄之间的反应是非自发的，需要电解池实现，金属铜作阳极，阳极：Cu-2e^-=Cu²⁺，电解质为硫酸，阴极是氢离子放电，电极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑，即，故答案为：．

点评：本题考查金属的回收，涉及到氧化还原反应、电解池的工作原理等知识，题目难度中等，注意电解池的工作原理是高频考点．