基本信息
第二题:
东晋葛洪所著《抱朴子》中记载有“以曾青涂铁,铁赤色如铜”。“曾青”即硫酸铜。这是人类有关金属置换反应的最早的明确记载。铁置换铜的反应节能、无污染,但因所得的镀层疏松、不坚固,通常只用于铜的回收,不用作铁器镀铜。能否把铁置换铜的反应开发成镀铜工艺呢?
从化学手册上查到如下数据:
电极电势:
Fe2++2e == Fe == – 0.440V;Fe3++e == Fe2+ == – 0.771V;
Cu2++2e == Cu == 0.342V; Cu2++e == Cu+ == 0.160V
平衡常数: Kw = 1.010-14; Ksp (CuOH)=1.010-14;
Ksp [Cu(OH)2]=2.610-19; Ksp [Fe(OH)2]=8.010-16;
Ksp [Fe(OH)3]=4.010-38;
回答如下问题:
1. 造成镀层疏松的原因之一可能是夹杂固体杂质。为证实这一设想,设计了如下实验:向硫酸铜溶液加入表面光洁的纯铁块。请写出四种可能被夹杂的固体杂质的生成反应方程式(不必写反应条件)。
2. 设镀层夹杂物为CuOH(固),实验镀槽的pH=4,CuSO4的浓度为0.040mol/L,温度为298K,请通过电化学计算说明在该实验条件下CuOH能否生成。
3. 提出三种以上抑制副反应发生的(化学的)技术途径,不必考虑实施细节,说明理由。