（15分）银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：（注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃）（1）电解精炼银时，阴极反应式为

Question

（15分）银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：

（注：Al(OH) ₃ 和Cu(OH) ₂ 开始分解的温度分别为450℃和80℃）
（1）电解精炼银时，阴极反应式为              ；滤渣A与稀HNO ₃ 反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学方程式为                        。
（2）固体混合物B的组成为         ；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为                  。
（3）完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：   CuO+    Al ₂ O ₃    CuAlO ₂ +    ↑。
（4）若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为      mol CuAlO ₂ ，至少需要1.0mol•L ^—1 的Al ₂ (SO ₄ ) ₃ 溶液         L。
（5）CuSO ₄ 溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是            、过滤、洗涤和干燥。

Answer 1

（1）Ag ⁺ +e ^－ ==Ag（1分）    2NO+O ₂ ==2NO ₂ （2分）
（2）CuO和Al(OH) ₃ （2分）    Al(OH) ₃ +OH ^－ ==AlO ₂ ^－ +2H ₂ O或Al(OH) ₃ +OH ^－ ==[Al(OH) ₄ ] ^－ （2分）
（3）4 CuO+2 Al ₂ O ₃ 4 CuAlO ₂ +O ₂ ↑（2分）
（4）50（2分）    25（2分）
（5）蒸发浓缩、冷却结晶（2分）

（1）电解精炼铜时，纯铜作阴极，粗铜作阳极，硫酸铜溶液作电解液，电解精炼银与此类似，则纯银作阴极，粗银作阳极，硝酸银溶液作电解液，阳极主要反应式为Ag—e ^－ ==Ag ⁺ ，阴极反应式为Ag ⁺ +e ^－ ==Ag；银是金属活动顺序表中氢后金属，不溶于稀硫酸，因为稀硫酸是非氧化性酸，则滤渣A的主要成分是Ag，稀硝酸是氧化性酸，能溶解银、产生无色气体，即3Ag+4HNO ₃ (稀)===3AgNO ₃ +NO↑+2H ₂ O，无色的一氧化氮气体在空气迅速被氧化为红棕色的二氧化氮气体，即2NO+O ₂ ==2NO ₂ ；（2）CuAlO ₂ 中氧为—2价，铝为+3价，则铜为+1价，因此其化学式也可以写为Cu ₂ O•Al ₂ O ₃ ，相当于氧化亚铜和氧化铝按物质的量之比为1∶1熔合在一起，由此逆推，固体B的主要成分是物质的量之比为1∶1的Al(OH) ₃ 和CuO，因为Cu(OH) ₂ 开始分解的温度为80℃，水的沸点大于80℃，则煮沸前后发生的反应为Al ³⁺ +3OH ^－ ==Al(OH) ₃ ↓、Cu ²⁺ +2OH ^－ ==Cu(OH) ₂ ↓、Cu(OH) ₂ CuO+H ₂ O，由于Al(OH) ₃ 开始分解的温度为450℃，在惰性气体中煅烧时发生的反应为2Al(OH) ₃ Al ₂ O ₃ +3H ₂ O、4CuO 2Cu ₂ O+O ₂ ↑；氢氧化铝是两性氢氧化物，NaOH是强碱，若强碱溶液过量，则过量的NaOH能溶解部分或全部氢氧化铝，其离子方程式为Al(OH) ₃ +OH ^－ ==AlO ₂ ^－ +2H ₂ O或Al(OH) ₃ +OH ^－ ==[Al(OH) ₄ ] ^－ ，这将导致目标产物产量的减少；（3）根据氧化还原反应的特征推断，铜元素由+2价降为+1价，铝元素化合价不变，由此推断反应前后升价元素一定是氧，且化合价由—2价升为相邻的0价，即缺少的生成物为氧气；根据化合价升降法配平可得：4CuO+2Al ₂ O ₃ 4CuAlO ₂ +O ₂ ↑（或者根据设1法配平，先设反应物中氧化铝的系数为1，根据铝守恒可得生成物CuAlO ₂ 的系数为2，根据铜守恒可得反应物CuO的系数为2，根据氧守恒可得氧气的系数为1/2，即2CuO+1Al ₂ O ₃ 2CuAlO ₂ +1/2O ₂ ↑，系数加倍后即可得到4CuO+2Al ₂ O ₃ 4CuAlO ₂ +O ₂ ↑）；（4）5.0kg=5.0×10 ³ g，银铜合金废料中铜的质量为5.0×10 ³ g×63.5%，铜元素的相对原子质量为63.5，由m/M=n可求铜的物质的量为5.0×10 ³ g×63.5%÷63.5g/mol=50mol，根据铜守恒可得转化关系式：Cu～CuAlO ₂ ，其中CuAlO ₂ 与Cu的物质的量之比等于系数之比，则铜完全转化可以变为50mol CuAlO ₂ ；根据铝守恒可得转化关系式：Al ₂ (SO ₄ ) ₃ ～2CuAlO ₂ ，其中Al ₂ (SO ₄ ) ₃ 与CuAlO ₂ 的物质的量之比等于系数之比，则至少需要25mol Al ₂ (SO ₄ ) ₃ ；由V=n/c可求至少需要硫酸铝溶液的体积为25mol÷1.0mol/L=25L；（5）胆矾的化学式为CuSO ₄ •5H ₂ O，是硫酸铜溶液结晶析出的结晶水化合物，根据混合物分离和提纯的方法推断，从硫酸铜溶液中得到胆矾的基本操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥。
本题以从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺为背景，结合给出的工艺流程图进行设问，主要考查了考生对常见金属、非金属元素及其化合物的主要性质的掌握，对常见化学方程式和离子方程式的书写，对电解池的组成和电解过程的理解，以及对工艺流程图的解读和所提供数据的应用等，并以此达到考查考生应用基础知识解决化学问题的能力；通过设计的工艺流程图设问，着重考查考生对Ag、Cu、Al、N等元素的相关化合物性质的掌握程度；考查考生对物质的量、摩尔质

作业帮用户 2017-11-12

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