从印刷电路烂板液制备硫酸铜及间接滴定法测定产品中铜的含量

实验76　从印刷电路烂板液制备硫酸铜及间接滴定法测定产品中铜的含量

实验目的

掌握无机制备的基本操作；培养学生应用学过的基本理论知识和操作技能解决实际问题的能力；掌握用碘法测定铜的原理和方法；掌握氧化还原滴定法的原理，熟悉其滴定的条件和操作；学会Na₂S₂O₃溶液配制、保存和标定的方法。

实验原理

1.硫酸铜的制备

现代计算机、无线电、自动控制等电子技术的迅速发展，促进了电子器件和生产工艺的不断更新，一些老工艺已不能满足需要，新技术、新工艺层出不穷。20世纪初开始出现的印刷电路代替了费事、混乱、复杂的接线工艺。印刷电路已成为电子技术中一种普通的工艺。

印刷电路是在塑料板上黏一层铜箔，用类似印刷的方法，将需要保留的电路图纹覆盖一层抗腐蚀性物质（如油墨、油漆、高分子聚合物等），制成印刷电路图纹，未覆盖保护层的铜箔，用FeCl₃酸性腐蚀液腐蚀掉。其反应方程式如下：

所以烂板液中含有CuCl₂、FeCl₂以及过量的FeCl₃，它是铜盐和铁盐的混合溶液。

要从印刷电路烂板液中制备CuSO₄·5H₂O，其操作过程包括如下几个步骤。

（1）用铁丝（或铁片）置换烂板液中的Cu^2＋，使其变成单质铜，其反应方程式如下：

同时，还有下列反应发生：

（2）单质铜在高温下灼烧，被空气氧化为CuO：

（3）CuO与H₂SO₄反应生成CuSO₄：

溶液经过滤、浓缩、结晶可以得到CuSO₄·5H₂O。因粗硫酸铜中含有较多Fe^2＋杂质离子，当蒸发浓缩硫酸铜溶液时，亚铁盐易被氧化为铁盐，而铁盐易水解，有可能生成Fe（OH）₃沉淀，混杂于析出的硫酸铜结晶中，同时也可能析出FeSO₄·7H₂O晶体。所以在结晶前，有必要先去除铁杂质。方法是用H₂O₂将Fe^2＋氧化为Fe^3＋，再调节溶液的pH≈4，使Fe^3＋水解生成Fe（OH）₃沉淀而除去：

注意：一定要控制好pH值，pH值不能超过4，否则易生成Cu（OH）₂沉淀，影响产量。若要得到更好的产品可进行重结晶。

2.二价铜盐的分析

二价铜盐与碘化物发生下列反应：

析出的I₂再用Na₂S₂O₃标准溶液滴定，由此可以计算出铜的含量。

上述反应是可逆的，为了促使反应实际上能趋于完全，必须加入过量的KI；但是KI浓度太大，会妨碍终点的观察。同时由于CuI沉淀强烈地吸附I₃^－，使测定结果偏低。如果加入KSCN，使CuI）转化为溶解度更小的CuSCN＝1.8×10^－15）：

这样不但可以释放出被吸附的I₃^－，而且反应时再生出来的I^－与未反应的Cu^2＋发生作用。在这种情况下，可以使用较少的KI而使反应进行得更完全。但是KSCN只能在接近终点时加入，否则SCN^－可能直接还原Cu^2＋而使结果偏低：

为了防止铜盐水解，反应必须在酸性溶液中进行。酸度过低，Cu^2＋氧化I^－不完全，结果偏低，而且反应速度慢，终点拖长；酸度过高，则I^－被空气氧化为I₂，使结果偏高。

大量Cl^－能与Cu^2＋结合，I^－不能从Cu（Ⅱ）的氯配合物中将Cu（Ⅱ）定量地还原，因此最好用硫酸而不用盐酸（小量盐酸不干扰）。

矿石或石金中的铜也可以用碘法测定。但必须设法防止其他能氧化I^－的物质（如、Fe^3＋等）的干扰。防止的方法是加入掩蔽剂以掩蔽干扰离子（例如，使Fe^3＋生成［FeF₆］^3－配离子而掩蔽），或在测定前将它们分离除去。若有As（V）、Sb （V）存在，应将pH值调至4，以免它们氧化I^－。

实验用品

仪器　台秤；烧杯；量筒；坩埚；蒸发皿；锥形瓶等。

试剂　Na₂S₂O₃标准溶液（0.1mol·L^－1）；H₂SO₄（1mol·L^－1，3mol·L^－1）；HCl（6mol·L^－1）；KSCN（10％）；KI（10％）；淀粉（1％）；Na₂CO₃（10％）；H₂O₂（3％）；CuCO₃（s）；K₂Cr₂O₇（s）粉末；铁丝等。