工业上可用过氧化氢为氧化剂浸取废旧线路板中的铜,某兴趣小组采取不同方案进行实验并研究可行性。
方案1
实验装置 | 加入液体试剂 | 反应现象 |
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10mL30%H2O2溶液(pH约为4) | 开始无明显现象,静置10小时后,溶液变为浅蓝色,铜片上有少量蓝色沉淀,之后不再有明显变化 |
ⅰ.还原反应H2O2+2H++2e-═2H2O。
ⅱ.氧化反应
Cu-2e-=Cu2+
Cu-2e-=Cu2+
。(2)根据电极反应式,有同学设想可以通过以下方式加快反应。
ⅰ.增大c(H+),增强H2O2的氧化性。
ⅱ.降低
c(Cu2+)
c(Cu2+)
,增强Cu的还原性。(3)以此为依据设计了方案2与方案3
编号 | 加入液体试剂 | 反应现象 |
方案2 | 10mL30%H2O2溶液和2mL5mol/LH2SO4溶液 | 开始产生少量气泡,溶液变为蓝色,片刻后,反应越来越剧烈,甚至形成大量泡沫涌出(经检测,生成气体可使带火星木条复燃),反应后剩余铜片表面光亮 |
方案3 | 10mL30%H2O2溶液和2mL5mol/L氨水 | 生成较多气泡,溶液变为深蓝色。一段时间后,反应逐渐变慢,此时铜片上覆盖少量蓝色沉淀物。 |
①方案2中,生成气体明显更剧烈的原因是
生成的Cu2+作为催化剂,加快了H2O2分解速率
生成的Cu2+作为催化剂,加快了H2O2分解速率
。②方案3中发生主要反应的离子方程式为
Cu+H2O2+4NH3•H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O
Cu+H2O2+4NH3•H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O
。③试评价方案2在回收铜过程的优缺点
优点是:产物单一,污染小,缺点是:H2O2大量分解,成本高
优点是:产物单一,污染小,缺点是:H2O2大量分解,成本高
。(4)方案3中生成沉淀会降低铜的回收率并会阻碍反应进行,进一步改进方案获得了良好效果。
编号 | 加入液体试剂 | 反应现象 |
方案4 | 10mL30%H2O2溶液、2mL5mol/L氨水同时加入少量固体NH4Cl | 生成较多气泡,溶液变为深蓝色。反应后铜片变薄且表面光亮。 |
发生反应+OH-⇌NH3•H2O,降低c(OH-),避免生成Cu(OH)2
NH
+
4
发生反应+OH-⇌NH3•H2O,降低c(OH-),避免生成Cu(OH)2
。NH
+
4
(5)小组同学通过进一步探究发现,含有[Cu(NH3)4]2+和氨水的混合溶液能继续浸取单质铜。资料:Cu+在水溶液中不稳定,Cu(Ⅰ)在溶液中能以[Cu(NH3)2]+等形式稳定存在。
①用离子方程式表示上述反应原理
[Cu(NH3)4]2++Cu=2[Cu(NH3)2]+
[Cu(NH3)4]2++Cu=2[Cu(NH3)2]+
。②通常条件下,含Cu2+的溶液不能与Cu发生反应,请从氧化还原角度分析此反应能够发生的原因
加入氨水后,Cu+的因为生成配位化合物浓度变小,使Cu的还原能力增强,因此增大了氧化还原反应自发进行的趋势
加入氨水后,Cu+的因为生成配位化合物浓度变小,使Cu的还原能力增强,因此增大了氧化还原反应自发进行的趋势
。【考点】性质实验方案的设计;原电池与电解池的综合.
【答案】Cu-2e-=Cu2+;c(Cu2+);生成的Cu2+作为催化剂,加快了H2O2分解速率;Cu+H2O2+4NH3•H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O;优点是:产物单一,污染小,缺点是:H2O2大量分解,成本高;发生反应+OH-⇌NH3•H2O,降低c(OH-),避免生成Cu(OH)2;[Cu(NH3)4]2++Cu=2[Cu(NH3)2]+;加入氨水后,Cu+的因为生成配位化合物浓度变小,使Cu的还原能力增强,因此增大了氧化还原反应自发进行的趋势
NH
+
4
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:36引用:1难度:0.6
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