Question

近年来，我国(PCB)印刷电路板制造业发展迅速，总产值居世界第一。工业上常用CuCl₂和盐酸的混合液作为蚀刻液，蚀刻PCB表面的铜箔。

已知：①一定条件下，Cu与Cu²⁺反应可生成+ 1价铜。

②氯化亚铜(CuCl)难溶于水，可与Cl^-形成CuCl₃^2-进入溶液。

Ⅰ.蚀刻过程中将Cu转化为CuCl₃^2-去除。

（1）蚀刻过程的离子方程式有_______、CuCl+2Cl^- CuCl₃^2-。

（2）蚀刻液中的盐酸可大大提高蚀刻效率，结合上述反应解释原因：______________。

Ⅱ.蚀刻一段时间后，将蚀刻废液中的CuCl₃^2-转化为Cu²⁺，即可再生循环利用，常用方法如下：

（1）化学再生：加入H₂O₂溶液可使蚀刻液再生，该反应的离子方程式是______________。

（2）电解再生（电极不参与反应）：按下图装置，使蚀刻液再生并回收金属Cu。

 

①在______极(填“a”或“b)”）回收得到金属Cu。

②结合电极反应解释阳极区蚀刻液再生的原理：________。

③实际电解过程中，通常在两极上均产生少量气体，则流出液1、流出液2混合后，还需补充试剂________，得到可循环使用的再生液。

④研究表明:其他条件不变，使用无膜电解槽再生时，一段时间后，电极上析出的Cu总量反而会随电解时间的増长而减少。解释Cu的总量减少的原因：________。

Answer

Cu2+＋Cu＋2Cl﹣ =2CuCl 盐酸可溶解覆盖在Cu表面的CuCl，促进蚀刻Cu 2CuCl32-＋H2O2 ＋2H+ = 2Cu2+ ＋6Cl﹣＋2H2O b 阳极发生反应：CuCl32-－ e﹣=Cu2+ ＋ 3Cl﹣，阴极区的Cl﹣通过阴离子交换膜进入阳极区，使蚀刻废液再生 HCl 阳极生成的Cu2+移向阴极，使电极上析出的Cu溶解

【解析】

I.（1）从题给的信息来看，工业上用CuCl2和盐酸的混合液作为蚀刻液，蚀刻过程分为两个阶段，第一阶段是生成CuCl沉淀，第二阶段是CuCl溶于过量的Cl-形成CuCl32-进入溶液。题目已给了第二阶段的离子方程式，所以第一阶段的反应应是生成CuCl阶段：Cu2+ ＋Cu＋2Cl-=2CuCl，注意CuCl作为难溶物不拆写。

（2）盐酸提供了更多的Cl-，可加速溶解覆盖在铜表面的CuCl，使铜与Cu2+继续充分接触反应。

II．（1）收集题给信息：反应微粒有CuCl32- 和 H2O2，过氧化氢的作用就是将+1价Cu氧化为+2价Cu，此时配离子中的氯变为氯离子，考虑酸性介质，配平即可：2CuCl32-＋H2O2＋2H+ =2Cu2+＋6Cl-＋2H2O。

（2）①电解的过程，在阴极产生铜单质，所以答案为b极；②阳极发生反应，实现了Cu元素的化合价由+1价变为+2价：CuCl32--e﹣= Cu2+ ＋ 3Cl﹣，阴极区的Cl-通过阴离子交换膜进入阳极区，使蚀刻废液再生；③据题意，两极放出的少量气体，阴极为H2，阳极为Cl2，所以一段时间后补充一定的HCl气体即可；④没有了阴离子交换膜的阻挡，阳极生成的Cu2+会大量移向阴极，使电极上析出的Cu在Cu2+、Cl-存在的条件下再次溶解，故生成铜的质量减少。