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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
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
(1)实验结果表明,双氧水与铜可以缓慢的反应,其电极反应式可表示为
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。
方案2与方案3均在一定程度上加快了反应。
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(NH34]2++2OH-+4H2O
Cu+H2O2+4NH3•H2O=[Cu(NH34]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。
试分析NH4Cl的作用
发生反应
NH
+
4
+OH-⇌NH3•H2O,降低c(OH-),避免生成Cu(OH)2
发生反应
NH
+
4
+OH-⇌NH3•H2O,降低c(OH-),避免生成Cu(OH)2

(5)小组同学通过进一步探究发现,含有[Cu(NH34]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(NH32]+等形式稳定存在。
①用离子方程式表示上述反应原理
[Cu(NH34]2++Cu=2[Cu(NH32]+
[Cu(NH34]2++Cu=2[Cu(NH32]+

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

【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(NH34]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
NH
+
4
+OH-⇌NH3•H2O,降低c(OH-),避免生成Cu(OH)2;[Cu(NH34]2++Cu=2[Cu(NH32]+;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
【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
相似题
  • 1.如图是在实验室进行二氧化硫制备与性质实验的组合装置,部分固定装置未画出。
    (1)在组装好装置后,若要检验A~D装置的气密性,其操作是首先
     
    ,然后往D中装入水,然后微热A,观察到D中有气泡冒出,移开酒精灯或松开双手,D中导管有水柱形成且高度保持不变,说明装置气密性良好。
    (2)装置D中盛放NaOH溶液的作用是
     

    (3)关闭弹簧夹1后,打开弹簧夹2,残余气体进入E、F、G中,能说明I-还原性弱于SO2的现象为
     
    ;发生反应的离子方程式是
     

    (4)为了验证E中SO2与FeCl3发生了氧化还原反应,设计了如下实验:取E中的溶液,往溶液中加入用稀硝酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀,说明SO2与FeCl3发生了氧化还原反应。上述方案是否合理?
     
    (填“合理”或“不合理”),原因是
     

    (5)实验过程中G中含酚酞的NaOH溶液逐渐褪色,此实验证明SO2具有漂白性还是其溶于水显酸性?请设计实验验证:
     

    发布:2024/12/30 14:0:1组卷:28引用:2难度:0.5
  • 2.某化学兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应,用图装置进行有关实验.请回答下列问题:
    (1)装置A中发生的化学反应的化学方程式为
     

    (2)装置B 的作用是贮存多余的气体,B中广口瓶内应盛放的液体是
     
    (填序号)
    ①水   ②酸性KMnO4  ③Na2CO3溶液      ④饱和的NaHSO3溶液
    (3)装置C和D 中产生的现象相同,但原因却不同.用离子方程式和必要的文字解释C中溶液褪色的原因
    (4)装置D中试管口塞一团棉花,棉花中应浸有一种液体,这种液体是
     

    (5)实验完毕,待A中烧瓶内液体冷却后,过滤,向滤液中加入少量的蒸馏水稀释,溶液为蓝色.为了证明蓝色只与Cu2+有关,而与其它离子无关,某同学设计了下列实验,其中对实验目的没有意义的是
     
    (填序号)
    ①观察稀H2SO4 溶液呈无色  ②观察CuSO4 粉末呈白色  ③稀释CuSO4溶液,溶液蓝色变浅  ④往CuSO4溶液中加入足量NaOH溶液,生成蓝色沉淀,过滤,滤液呈无色⑤往CuSO4溶液中加入足量BaCl2的溶液,生成白色沉淀,过滤,滤液仍显蓝色

    发布:2024/12/30 14:30:1组卷:13引用:2难度:0.7
  • 3.某同学为探究元素周期表中元素性质的递变规律,设计了如下系列实验。
    Ⅰ.(1)将钠、钾、镁、铝各1mol分别投入到足量的同浓度的盐酸中,试预测实验结果:
     
    与盐酸反应最剧烈,
     
    与盐酸反应产生的气体最多。(填元素符号)
    (2)向Na2S溶液中通入氯气出现黄色浑浊,可证明Cl的非金属性比S强,反应的离子方程式为:
     

    Ⅱ.利用如图装置可验证同主族元素非金属性的变化规律
    (1)仪器A的名称为
     

    (2)实验室中现有药品:①稀盐酸 ②稀硝酸 ③Na2SiO3溶液 ④Na2CO3固体,请选择合适药品设计实验验证 N、C、Si的非金属性的变化规律;装置A、B中所装药品分别为
     
     
    。(填序号)但有同学认为该装置有缺陷,如何改进?
     

    发布:2024/12/30 14:30:1组卷:19引用:2难度:0.5
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