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工業(yè)上可用過氧化氫為氧化劑浸取廢舊線路板中的銅,某興趣小組采取不同方案進行實驗并研究可行性。
方案1
實驗裝置 加入液體試劑 反應(yīng)現(xiàn)象
菁優(yōu)網(wǎng) 10mL30%H2O2溶液(pH約為4) 開始無明顯現(xiàn)象,靜置10小時后,溶液變?yōu)闇\藍色,銅片上有少量藍色沉淀,之后不再有明顯變化
(1)實驗結(jié)果表明,雙氧水與銅可以緩慢的反應(yīng),其電極反應(yīng)式可表示為
ⅰ.還原反應(yīng)H2O2+2H++2e-═2H2O。
ⅱ.氧化反應(yīng)
Cu-2e-=Cu2+
Cu-2e-=Cu2+
。
(2)根據(jù)電極反應(yīng)式,有同學(xué)設(shè)想可以通過以下方式加快反應(yīng)。
?。龃骳(H+),增強H2O2的氧化性。
ⅱ.降低
c(Cu2+
c(Cu2+
,增強Cu的還原性。
(3)以此為依據(jù)設(shè)計了方案2與方案3
編號 加入液體試劑 反應(yīng)現(xiàn)象
方案2 10mL30%H2O2溶液和2mL5mol/LH2SO4溶液 開始產(chǎn)生少量氣泡,溶液變?yōu)樗{色,片刻后,反應(yīng)越來越劇烈,甚至形成大量泡沫涌出(經(jīng)檢測,生成氣體可使帶火星木條復(fù)燃),反應(yīng)后剩余銅片表面光亮
方案3 10mL30%H2O2溶液和2mL5mol/L氨水 生成較多氣泡,溶液變?yōu)樯钏{色。一段時間后,反應(yīng)逐漸變慢,此時銅片上覆蓋少量藍色沉淀物。
方案2與方案3均在一定程度上加快了反應(yīng)。
①方案2中,生成氣體明顯更劇烈的原因是
生成的Cu2+作為催化劑,加快了H2O2分解速率
生成的Cu2+作為催化劑,加快了H2O2分解速率

②方案3中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為
Cu+H2O2+4NH3?H2O=[Cu(NH34]2++2OH-+4H2O
Cu+H2O2+4NH3?H2O=[Cu(NH34]2++2OH-+4H2O

③試評價方案2在回收銅過程的優(yōu)缺點
優(yōu)點是:產(chǎn)物單一,污染小,缺點是:H2O2大量分解,成本高
優(yōu)點是:產(chǎn)物單一,污染小,缺點是:H2O2大量分解,成本高
。
(4)方案3中生成沉淀會降低銅的回收率并會阻礙反應(yīng)進行,進一步改進方案獲得了良好效果。
編號 加入液體試劑 反應(yīng)現(xiàn)象
方案4 10mL30%H2O2溶液、2mL5mol/L氨水同時加入少量固體NH4Cl 生成較多氣泡,溶液變?yōu)樯钏{色。反應(yīng)后銅片變薄且表面光亮。
試分析NH4Cl的作用
發(fā)生反應(yīng)
NH
+
4
+OH-?NH3?H2O,降低c(OH-),避免生成Cu(OH)2
發(fā)生反應(yīng)
NH
+
4
+OH-?NH3?H2O,降低c(OH-),避免生成Cu(OH)2
。
(5)小組同學(xué)通過進一步探究發(fā)現(xiàn),含有[Cu(NH34]2+和氨水的混合溶液能繼續(xù)浸取單質(zhì)銅。資料:Cu+在水溶液中不穩(wěn)定,Cu(Ⅰ)在溶液中能以[Cu(NH32]+等形式穩(wěn)定存在。
①用離子方程式表示上述反應(yīng)原理
[Cu(NH34]2++Cu=2[Cu(NH32]+
[Cu(NH34]2++Cu=2[Cu(NH32]+
。
②通常條件下,含Cu2+的溶液不能與Cu發(fā)生反應(yīng),請從氧化還原角度分析此反應(yīng)能夠發(fā)生的原因
加入氨水后,Cu+的因為生成配位化合物濃度變小,使Cu的還原能力增強,因此增大了氧化還原反應(yīng)自發(fā)進行的趨勢
加入氨水后,Cu+的因為生成配位化合物濃度變小,使Cu的還原能力增強,因此增大了氧化還原反應(yīng)自發(fā)進行的趨勢
。

【答案】Cu-2e-=Cu2+;c(Cu2+);生成的Cu2+作為催化劑,加快了H2O2分解速率;Cu+H2O2+4NH3?H2O=[Cu(NH34]2++2OH-+4H2O;優(yōu)點是:產(chǎn)物單一,污染小,缺點是:H2O2大量分解,成本高;發(fā)生反應(yīng)
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+的因為生成配位化合物濃度變小,使Cu的還原能力增強,因此增大了氧化還原反應(yīng)自發(fā)進行的趨勢
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:33引用:1難度:0.6
相似題
  • 1.某小組同學(xué)欲探究濃硝酸的性質(zhì),設(shè)計并完成了下列2個實驗:
    實驗Ⅰ:將玻璃棒在酒精燈上燒至紅熱,迅速插入熱的濃硝酸中,有紅棕色氣體產(chǎn)生。
    實驗Ⅱ:將小塊木炭在酒精燈上灼燒,木炭紅熱,迅速將其投入到熱的濃硝酸中,發(fā)生劇烈反應(yīng),有大量紅棕色氣體產(chǎn)生,液面上方的木炭迅速燃燒發(fā)出光亮。
    (1)木炭與濃硝酸反應(yīng)生成二氧化碳,其化學(xué)方程式為
     
    。
    (2)實驗Ⅰ中濃硝酸受熱分解時,除了產(chǎn)生NO2外還有O2生成,生成O2的原因是(根據(jù)氧化還原規(guī)律分析)
     
    。產(chǎn)生的O2與NO2在同溫同壓下的體積比是
     
    。
    (3)該小組同學(xué)對實驗Ⅱ中“木炭在液面上迅速燃燒發(fā)出光亮”的原因做出了如下3種猜想:
    猜想一:甲同學(xué)認為是空氣中的O2支持木炭燃燒。
    猜想二:乙同學(xué)認為是濃硝酸分解產(chǎn)生的O2支持木炭燃燒。
    猜想三:丙同學(xué)認為是反應(yīng)中產(chǎn)生的
     
    支持木炭燃燒。
    ①根據(jù)木炭在空氣中燃燒的現(xiàn)象,甲同學(xué)的猜想明顯不合理,理由是
     
    。
    ②經(jīng)分析,乙同學(xué)的猜想也不合理,理由是
     

    ③要證實丙同學(xué)的猜想可能是合理的,還需補充的實驗是:把小塊木炭在酒精燈上燒至紅熱,
     
    (請寫出實驗操作、現(xiàn)象)。

    發(fā)布:2024/11/6 8:0:1組卷:35引用:1難度:0.5
  • 2.“帶火星的木條在空氣中不能復(fù)燃,而在氧氣中能復(fù)燃”,某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)這一性質(zhì)進行“NO2能否支持燃燒?”的課題研究.由于實驗室中沒有現(xiàn)成的NO2氣體,該小組的同學(xué)設(shè)計了兩個方案(忽略N2O4的存在對實驗的影響,圖中鐵架臺等夾持儀器均已略去):
    (1)方案Ⅰ、實驗裝置如下圖甲所示:菁優(yōu)網(wǎng)
    ①濃硝酸受熱分解的化學(xué)方程式為:
     

    ②實驗開始后木條上的火星逐漸熄滅,有的同學(xué)得出“NO2不能支持燃燒”的結(jié)論.你認為這一結(jié)論是否正確?
     
    (填“正確”或“不正確”),理由是
     

    (2)方案Ⅱ:實驗裝置如圖乙所示
    ①硝酸銅固體加熱分解的產(chǎn)物有氧化銅、二氧化氮和氧氣,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:
     

    ②當(dāng)集氣瓶中充滿紅棕色氣體時,木條復(fù)燃了,有的同學(xué)得出“NO2能支持燃燒”的結(jié)論.你認為這一結(jié)論是否正確
     
    (填“正確”或“不正確”),你的理由是
     

    (3)請你重新設(shè)計一個簡單的實驗方案探究“NO2能否支持燃燒?”.簡述你的實驗方法:
     

    發(fā)布:2024/11/6 8:0:1組卷:44引用:1難度:0.1
  • 3.為測定足量銅與適量一定濃度的硝酸反應(yīng)生成的NO氣體和NO2氣體的物質(zhì)的量之比(用m表示),請從如圖中選用適當(dāng)?shù)膶嶒炑b置,設(shè)計一個合理而簡單的實驗,用于測定m的值。圖中a、b為可開關(guān)的活塞。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    回答下列問題:
    (1)實驗中氣體(NO和NO2)發(fā)生裝置應(yīng)選擇
     
     (填裝置序號)。
    (2)裝置的連接順序是(填各裝置接口的編號,連接裝置及夾持裝置均省略)
     
    。連接各裝置用標(biāo)準(zhǔn)玻璃接口連接而不能用橡膠管連接,為什么?
     
    。
    (3)實驗步驟:
    ①連接好裝置,需要先檢查氣密性,較為簡單的方法是
     
    。
    ②經(jīng)檢驗氣密性良好后,加入需要的試劑,再進行兩步必要的操作:第一,打開b,向E裝置右管中加適量水;第二,打開a,通足量N2,排凈裝置中的空氣后,關(guān)閉活塞a和b。
    ③向B中慢慢加入一定體積一定濃度的硝酸,反應(yīng)開始可見紅棕色氣體,隨著反應(yīng)的進行,氣體顏色逐漸變淺,最后整個裝置內(nèi)氣體完全無色。
    (4)數(shù)據(jù)處理:
    ①實驗前甲、乙兩管液面在同一水平面上,最后讀數(shù)時乙管的液面高于甲管的液面。此時應(yīng)向下移動乙管使兩管液面相平。
    ②用中和滴定法測定C中硝酸的物質(zhì)的量,由于硝酸具有強氧化性,能把酸堿指示劑氧化而褪色。因此,應(yīng)該怎樣設(shè)計中和滴定實驗(僅從原理上說明即可,不必描述具體步驟,試劑任選)
     

    (5)實驗后若量氣管中氣體的體積(換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為V(L),C中硝酸的物質(zhì)的量為 n mol,則用含n和V的式子表示m=
     
    。
    (6)實驗后同學(xué)們對上述實驗進行了討論,以下哪些說法合理的是?
     
    。
    A.量氣管讀數(shù)前應(yīng)繼續(xù)通N2將NO完全排至量氣管中
    B.該反應(yīng)中硝酸受熱分解會對結(jié)果測定有影響
    C.反應(yīng)后C中溶液可能倒吸入B

    發(fā)布:2024/11/6 8:0:1組卷:15引用:1難度:0.5
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