Question

11．銀銅合金廣泛用于航空工業(yè)．從切割廢料中回收銀并制備銅化工產(chǎn)品的工藝如圖：

（注：Al（OH）₃和Cu（OH）₂開始分解的溫度分別為450℃和80℃）
（1）電解精煉銀時，陽極反應(yīng)式為Ag-e^-=Ag⁺；濾渣A與稀HNO₃反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體在空氣中迅速變?yōu)榧t棕色，該紅棕色氣體與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（2）固體混合物B的組成為Al（OH）₃和CuO；在生成固體B的過程中，必須控制NaOH的加入量，若NaOH過量，則因過量引起的反應(yīng)的離子方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（3）完成煅燒過程中一個反應(yīng)的化學(xué)方程式：4CuO+2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CuAlO₂+O₂↑
煅燒過程中生成的氧化產(chǎn)物與NH₃在催化劑條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．這個反應(yīng)中會有白煙產(chǎn)生，該白煙為NH₄NO₃．
（4）若銀銅合金中銅的質(zhì)量分數(shù)為64%，理論上6.0kg廢料中的銅可完全轉(zhuǎn)化為60 mol CuAlO₂，至少需要1.0mol•L^-1的Al₂（SO₄）₃溶液30 L．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電解原理分析判斷；無色的NO在常溫下與空氣中的O₂迅速化合生成紅棕色N0₂，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮；
（2）未煮沸之前是Cu（OH）₂和Al（OH）₃，根據(jù)Al（OH）₃和Cu（OH）₂開始分解的溫度分別為450℃和80℃判斷產(chǎn)物；根據(jù)氫氧化鋁顯兩性能與堿反應(yīng)；
（3）根據(jù)化合價升降總數(shù)相等以及原子守恒來配平；煅燒過程中生成的氧化產(chǎn)物是氧氣，NH₃在催化劑條件下和氧氣反應(yīng)生成NO和水；NO和氧氣和水能反應(yīng)生成硝酸，硝酸和氨氣反應(yīng)生成硝酸銨；
（4）根據(jù)銅元素守恒建立關(guān)系式：Cu～CuAlO₂來計算；根據(jù)鋁元素守恒建立關(guān)系式：Al₂（SO₄）₃～2CuAlO₂來計算．

解答 解：（1）電鍍法精煉銀時，粗銀為陽極，精銀為陰極，陽極上失電子變成離子進入溶液了：Ag-e^-=Ag⁺，陰極銀離子得到電子形成單質(zhì)銀：Ag⁺+e^-=Ag；無色的NO在常溫下與空氣中的O₂迅速化合生成紅棕色N0₂，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，反應(yīng)方程式為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案為：Ag-e^-=Ag⁺；3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（2）未煮沸之前是Cu（OH）₂和Al（OH）₃，Al（OH）₃和Cu（OH）₂開始分解的溫度分別為450℃和80℃，煮沸后Cu（OH）₂分解產(chǎn)生氧化銅，可知B為Al（OH）₃和CuO；氫氧化鋁顯兩性能與堿反應(yīng)：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃和CuO；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）反應(yīng)前Cu為+2價，反應(yīng)后為+1，化合價降低1，Al化合價沒有變化，所以氧元素的化合價升高，生成氧氣，反應(yīng)前氧為-2價，反應(yīng)后為0，化合價升高2，兩者的最小公倍數(shù)是2，再根據(jù)原子守恒得：4CuO+2Al₂O₃=4CuAlO₂+O₂↑；
Cu化合價由+2變?yōu)?1，Al化合價沒變，因此O的化合價升高，得到氧化產(chǎn)物是氧氣，NH₃在催化劑條件下和氧氣反應(yīng)生成NO和水，化學(xué)方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，NO和氧氣和水能反應(yīng)生成硝酸，硝酸和氨氣反應(yīng)生成硝酸銨，現(xiàn)象為產(chǎn)生白煙，
故答案為：4；2；4；O₂；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；NH₄NO₃；
（4）由關(guān)系式：Cu～CuAlO₂得n（CuAlO₂）=$\frac{6000g×64%}{64g/mol}$=60.0mol，則CuAlO₂為60.0mol，
由關(guān)系式：Al₂（SO₄）₃～2CuAlO₂得Al₂（SO₄）₃=n（CuAlO₂）×$\frac{1}{2}$=30.0mol，所以需要體積為$\frac{30.0mol}{1.0mol/L}$=30L，
故答案為：60；30．

點評 本題以從廢料中回收銀并制備銅化工產(chǎn)品為背景，考查了物質(zhì)制備原理及其應(yīng)用，題目難度中等，涉及電解原理、沉淀的判斷、氧化還原反應(yīng)的配平以及化學(xué)計算等知識，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗、化學(xué)計算能力．