题目内容

【题目】印刷铜制电路板的腐蚀液选取和回收再利用一直是研究的热点。

(1)FeCl3溶液一直作为传统的腐蚀液。

① 腐蚀过程中的离子方程式为______。

② 腐蚀结束后,通过以下两步可分离出铜,并实现FeCl3溶液再生。

i. 步骤I所加试剂和操作分别为______。

ii. 可实现步骤II转化的物质或方法是______(填一种即可)。

(2)研究发现,CuCl2溶液添加盐酸或氨水配制成酸性腐蚀液或碱性腐蚀液,其效果优于FeCl3溶液。腐蚀液的主要成分及腐蚀原理如下:

腐蚀液类型

主要成分

腐蚀原理

酸性腐蚀液

Cu2+、H+、Cl-

Cu+ Cu2++2Cl-2CuCl,

CuCl+2Cl-CuCl32-

碱性腐蚀液

Cu(NH3)42+、NH4+、NH3、Cl-

Cu(NH3)42++ Cu === 2Cu(NH3)2+

①酸性腐蚀液中铜离子含量对腐蚀速率的影响如右图所示,为保持较快和较平稳的腐蚀速率,腐蚀液中铜离子含量应选择______ g/100mL的使用范围。

②酸性腐蚀废液经过处理后,倒入一定量的水中,可得CuCl沉淀,过滤、洗涤、干燥后即得产品CuCl。倒入一定量的水中,可得CuCl沉淀的原因是_______。

③ 通入适量的氧气可使碱性腐蚀液再生。将该过程的离子方程式补充完整:______________

(3)H2O2也常用来腐蚀金属铜,使用时加入盐酸或氨水将其配制成酸性或碱性腐蚀液。回收其废液的工艺如下:

① 酸性条件下H2O2腐蚀金属铜的离子方程式为______。

② 右图是研究碱性腐蚀液的温度对铜腐蚀量的实验结果,升高温度,腐蚀量变化的原因______。

③ 碱转时的反应为:Cu2(OH)3Cl+NaOH =CuO+Cu(OH)2+NaCl+H2O。检验转化完全的方法是:取少量洗涤后的碱转固体,_______。

【答案】 2Fe3+ + Cu === 2Fe2+ + Cu2+ 加入过量铁粉,过滤 Cl2 18-20 加水后,,CuCl + 2Cl-CuCl32- 平衡逆向移动,析出CuCl沉淀 4, 4, 4, 4 Cu(NH3)42+,2H2O Cu + H2O2 + 2H+ === Cu2+ +2H2O 20-30℃时,升高温度,腐蚀量有所增加,主要是因为温度升高使反应速率加快;30℃以上,升高温度,腐蚀量降低,主要时因为H2O2分解、NH3挥发 加入足量HNO3使沉淀溶解,在加入AgNO3溶液,观察是否出现白色沉淀

【解析】(1)FeCl3溶液一直作为传统的腐蚀液。① 腐蚀过程中的离子方程式为2Fe3+ + Cu === 2Fe2+ + Cu2+。 ② 腐蚀结束后,通过以下两步可分离出铜,并实现FeCl3溶液再生。i. 步骤I是为了把溶液中的铜置换出来,因此所加试剂为过量的铁粉,分离操作为过滤。ii. 步骤II是为了把亚铁离子氧化为铁离子,需要加入合适的氧化剂,通常可以加氯气或氯水或盐酸酸化的过氧化氢。

(2)①由图可知,当铜离子含量在18-20g/100mL时,反应所需要的时间基本相同,即反应速率基本相同,所以为保持较快和较平稳的腐蚀速率,腐蚀液中铜离子含量应选择在18-20g/100mL的使用范围。

②由题中信息可以,酸性腐蚀废液经过处理后,倒入一定量的水中,,可使化学平衡CuCl+2Cl-CuCl32-向逆反应方向移动,生成CuCl沉淀,过滤、洗涤、干燥后即得产品CuCl。

③ 通入适量的氧气可使碱性腐蚀液再生。该过程的离子方程式为4Cu(NH3)2++ 4NH3+4NH4++O2= 4 Cu(NH3)42++2H2O。

(3)① 酸性条件下H2O2腐蚀金属铜的离子方程式为Cu + H2O2 + 2H+ === Cu2+ +2H2O。

② 右图是研究碱性腐蚀液的温度对铜腐蚀量的实验结果,升高温度,腐蚀量变化的原因20-30℃时,升高温度,腐蚀量有所增加,主要是因为温度升高使反应速率加快;30℃以上,升高温度,腐蚀量降低,主要时因为H2O2分解、NH3挥发。

③ 碱转时的反应为Cu2(OH)3Cl+NaOH =CuO+Cu(OH)2+NaCl+H2O,由此反应可知,当碱转完成后,Cu2(OH)3Cl转化为CuO和Cu(OH)2,因此,可以通过检验氯离子来检验转化是否完全,具体操作方法是:取少量洗涤后的碱转固体,加入足量HNO3使沉淀溶解,在加入AgNO3溶液,观察是否出现白色沉淀。

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