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铜制印刷电路板蚀刻液的选择及再生回收是研究热点。
(1)用HCl-FeCl3溶液作蚀刻液
①该溶液蚀刻铜板时发生主要反应的离子方程式为_______。
②从废液中可回收铜并使蚀刻液再生。再生所用的试剂有Fe、_____和______(填化学式)。
(2)用**HCl- H2O2溶液作蚀刻液
用上述溶液蚀刻铜板时发生主要反应的离子方程式为__________。
(3)用HCl-CuCl2溶液作蚀刻液
蚀刻铜后的废液中含Cu+ ,用如图所示方法可使蚀刻液再生并回收金属铜。
第一步BDD电极上生成强氧化*的*氧自由基(HO﹒):H2O-e-=HO﹒+H+;
第二步HO﹒氧化Cu+实现CuCl2蚀刻液再生:______________(填离子方程式) 。
(4)用碱*CuCl2溶液(用NH3·H2O-NH4Cl调节pH)作蚀刻液
原理为:CuCl2+ 4NH3·H2O=Cu(NH3)4Cl2+4H2O;Cu(NH3)4Cl2+Cu=2Cu(NH3)2Cl
①过程中只须及时补充NH3·H2O和NH4Cl就可以使蚀刻液再生,保持蚀刻能力。蚀刻液再生过程中作氧化剂的是__________(填化学式) 。
②50℃,c(CuCl2)=2.5 mol·L-1, pH对蚀刻速率的影响如图所示。适宜pH约为8.3~9.0,pH过小或过大,蚀刻速率均会减小的原因是_______________。
【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浓度小,Cu2+生成的和Cu+不能形成对应的配合物;pH太高,Cu2+或Cu+会转化为难溶*碱(或碱式盐)。
【分析】
①Fe3+与铜发生氧化还原反应生成亚铁离子和铜离子;
②需要将亚铁离子氧化生成铁离子,且在盐*溶液中进行再生蚀刻液,防止铁离子的水解;
(2)在**条件下,H2O2将Cu氧化为Cu2+,H2O2被还原产生H2O,根据原子守恒、电子守恒、电荷守恒书写反应方程式;
(3)阳极产生强氧化*的•OH,将Cu+氧化生成Cu2+,Cl-通过*离子交换膜进入阳极区可生成CuCl2蚀刻液;
(4)①蚀刻液再生过程中作氧化剂的是氧气;
②pH太低,NH3•H2O浓度小;Cu2+和生成的Cu+不能形成对应的配合物,pH太高,Cu2+或Cu+会转化为难溶*碱(碱式盐)。
【详解】
(1)①Fe3+与铜板发生氧化还原反应,根据电子守恒、原子守恒,可得反应的离子方程式为:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;
②从废液中可回收铜并使蚀刻液再生,需要将亚铁离子氧化生成铁离子,且在盐*溶液中进行再生蚀刻液,以防止铁离子的水解,所以再生所用的试剂有除了Fe,还需用HCl和Cl2(或H2O2);
(2)在**条件下,H2O2将Cu氧化为Cu2+,H2O2被还原产生H2O,根据原子守恒、电子守恒、电荷守恒,可得反应的离子方程式为:Cu+2H++H2O2=Cu2++2H2O;
(3)由图可知,阳极产生强氧化*的•OH,在阳极上发生:H++Cu++•OH=Cu2++H2O,Cl-通过*离子交换膜进入阳极区可生成CuCl2蚀刻液;
(4)①蚀刻液再生过程中作氧化剂的是溶解在溶液中的氧气;
②pH太低,NH3•H2O浓度小;Cu2+和生成的Cu+不能形成对应的配合物,pH太高,Cu2+或Cu+会转化为难溶*碱(或碱式盐)。
【点睛】
本题考查含铜工业废液的处理,涉及物质的再生、离子方程式的书写、电解原理的应用等。答题时注意把握题给信息,结合元素化合物知识分析解答。侧重考查学生的分析能力和实验能力。
知识点:铁和铁的化合物
题型:综合题