問題詳情:
銅製印刷電路板蝕刻液的選擇及再生回收是研究熱點。
(1)用HCl-FeCl3溶液作蝕刻液
①該溶液蝕刻銅板時發生主要反應的離子方程式為_______。
②從廢液中可回收銅並使蝕刻液再生。再生所用的試劑有Fe、_____和______(填化學式)。
(2)用**HCl- H2O2溶液作蝕刻液
用上述溶液蝕刻銅板時發生主要反應的離子方程式為__________。
(3)用HCl-CuCl2溶液作蝕刻液
蝕刻銅後的廢液中含Cu+ ,用如圖所示方法可使蝕刻液再生並回收金屬銅。
第一步BDD電極上生成強氧化*的*氧自由基(HO﹒):H2O-e-=HO﹒+H+;
第二步HO﹒氧化Cu+實現CuCl2蝕刻液再生:______________(填離子方程式) 。
(4)用鹼*CuCl2溶液(用NH3·H2O-NH4Cl調節pH)作蝕刻液
原理為:CuCl2+ 4NH3·H2O=Cu(NH3)4Cl2+4H2O;Cu(NH3)4Cl2+Cu=2Cu(NH3)2Cl
①過程中只須及時補充NH3·H2O和NH4Cl就可以使蝕刻液再生,保持蝕刻能力。蝕刻液再生過程中作氧化劑的是__________(填化學式) 。
②50℃,c(CuCl2)=2.5 mol·L-1, pH對蝕刻速率的影響如圖所示。適宜pH約為8.3~9.0,pH過小或過大,蝕刻速率均會減小的原因是_______________。
【回答】
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ HCl Cl2(或H2O2) Cu+2H++H2O2=Cu2++2H2O H++Cu++HO﹒=Cu2++H2O O2 pH太低,NH3·H2O濃度小,Cu2+生成的和Cu+不能形成對應的配合物;pH太高,Cu2+或Cu+會轉化為難溶*鹼(或鹼式鹽)。
【分析】
①Fe3+與銅發生氧化還原反應生成亞鐵離子和銅離子;
②需要將亞鐵離子氧化生成鐵離子,且在鹽*溶液中進行再生蝕刻液,防止鐵離子的水解;
(2)在**條件下,H2O2將Cu氧化為Cu2+,H2O2被還原產生H2O,根據原子守恆、電子守恆、電荷守恆書寫反應方程式;
(3)陽極產生強氧化*的•OH,將Cu+氧化生成Cu2+,Cl-通過*離子交換膜進入陽極區可生成CuCl2蝕刻液;
(4)①蝕刻液再生過程中作氧化劑的是氧氣;
②pH太低,NH3•H2O濃度小;Cu2+和生成的Cu+不能形成對應的配合物,pH太高,Cu2+或Cu+會轉化為難溶*鹼(鹼式鹽)。
【詳解】
(1)①Fe3+與銅板發生氧化還原反應,根據電子守恆、原子守恆,可得反應的離子方程式為:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;
②從廢液中可回收銅並使蝕刻液再生,需要將亞鐵離子氧化生成鐵離子,且在鹽*溶液中進行再生蝕刻液,以防止鐵離子的水解,所以再生所用的試劑有除了Fe,還需用HCl和Cl2(或H2O2);
(2)在**條件下,H2O2將Cu氧化為Cu2+,H2O2被還原產生H2O,根據原子守恆、電子守恆、電荷守恆,可得反應的離子方程式為:Cu+2H++H2O2=Cu2++2H2O;
(3)由圖可知,陽極產生強氧化*的•OH,在陽極上發生:H++Cu++•OH=Cu2++H2O,Cl-通過*離子交換膜進入陽極區可生成CuCl2蝕刻液;
(4)①蝕刻液再生過程中作氧化劑的是溶解在溶液中的氧氣;
②pH太低,NH3•H2O濃度小;Cu2+和生成的Cu+不能形成對應的配合物,pH太高,Cu2+或Cu+會轉化為難溶*鹼(或鹼式鹽)。
【點睛】
本題考查含銅工業廢液的處理,涉及物質的再生、離子方程式的書寫、電解原理的應用等。答題時注意把握題給信息,結合元素化合物知識分析解答。側重考查學生的分析能力和實驗能力。
知識點:鐵和鐵的化合物
題型:綜合題