23. 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:
φ
өFe2+/Fe = -0.440V, φ
ө Fe3+/Fe2+ = +0.771V
φ
өCu2+/Cu = +0.342V,
φө Cu2+/Cu+ = +0.160V
Kw = 1.0×10-14,
Ksp,CuOH = 1.0×10-14
Ksp,Fe(OH)2 = 8.0×10-16,
Ksp,Fe(OH)3 = 4.0×10-38
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:向硫酸铜溶液中加入表面光洁的纯铁块。请写出四种可能夹杂的固体杂质的生成反应方程式。
(2)设镀层夹杂物为CuOH(固),实验镀槽的pH=4,CuSO4的浓度为0.040mol×dm-3,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技术途径,说明理由。