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:Cu
2S+O
22Cu+SO
2湿法炼铜:CuSO
4+Fe═FeSO
4+Cu
上述两种方法中,铜元素均被______(填“氧化”或“还原”)成铜单质.
(2)印刷电路板上使用的铜需要回收利用.
方法一:用FeCl
3溶液浸泡印刷电路板制备CuCl
2•2H
2O,实验室模拟回收过程如下:
①证明步骤Ⅰ所加FeCl
3溶液过量的方法是______.
②步骤2中所加的氧化剂最适宜的是______.
A.HNO
3B.H
2O
2C.KMnO
4③步骤3的目的是使溶液的pH升高到4.2,此时Fe
3+完全沉淀,可选用的“试剂1”是______.(写出一种即可)
④蒸发农缩CuCl
2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CuCl
2•2H
2O.
方法二:用H
2O
2和稀硫酸共同浸泡印刷电路板制备硫酸铜时,其热化学方程式是:
Cu(s)+H
2O
2(l)+H
2SO
4(nq)═CuSO
4(aq)+2H
2O(l)△H
1=-320kJ/mol
又知:2H
2O(l)═2H
2O(l)+O
2(g)△H
2=-196kJ/mol
H
2(g)+
O
2(g)═H
2O(l)△H
3=-286kJ/mol
则反应Cu(s)+H
2SO
4(aq)═CuSO
4(aq)+H
2(g)的△H=______.
(3)欲实现反应Cu+H
2SO
2═CuSO
4+H
2,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”)
答案:
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)方法一:①根据检验三价铁离子的方法;
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;
④CuCl2在溶液中可以发生水解反应,加入浓盐酸,可以抑制水解;
方法二:根据盖斯定律来计算;
(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+O22Cu+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)方法一:①检验三价铁离子的方法:取少量待检液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液变为红色,故答案为:取少量充分反应后的溶液于试管中,滴加KSCN溶液,若溶液变为红色,证明所加FeCl3溶液过量;
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,故选:B;
③pH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:CuO或Cu(OH)2;
④CuCl2在溶液中可以发生水解反应,加入浓盐酸,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;
方法二:Cu(s)+H2O2(l)+H2SO4(nq)═CuSO4(aq)+2H2O(l)△H1=-320kJ/mol ①
2H2O2(l)═2H2O(l)+O2(g)△H2=-196kJ/mol ②
H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H3=-286kJ/mol ③
利用盖斯定律,将①-×②-③可得:Cu(s)+H2SO4(aq)═CuSO4(aq)+H2(g)△H=+64kJ/mol,故答案为:+64kJ/mol;
(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,阴极是导体即可,电解质为硫酸,即,
故答案.