Question

8．Ⅰ．銀銅合金廣泛用于航空工業．從切割廢料中回收銀并制備銅化工產品的工藝如
下：

（注：Al（OH）₃和Cu（OH）₂開始分解的溫度分別為450℃和80℃）
（1）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，需控制
NaOH的加入量，若NaOH過量，則因過量引起的反應的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（2）完成煅燒過程中一個反應的化學方程式：4CuO+2Al₂O₃=4CuAlO₂+O₂↑．
（3）若銀銅合金中銅的質量分數為64%，理論上5.0kg廢料中的銅可完全轉化為CuAlO₂，至少需要1.0mol•L-1的Al₂（SO₄）₃溶液25.0 L．
Ⅱ．某同學用FeCl₃溶液吸收H₂S，得到單質硫；過濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液．
（4）FeCl₃與H₂S反應的離子方程式為2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺．
（5）電解池中H⁺在陰極放電產生H₂，陽極的電極反應為Fe²⁺-e^-=Fe³⁺．
（6）綜合分析實驗Ⅱ的兩個反應，可知該實驗有兩個顯著優點：
①H₂S的原子利用率100%；
②FeCl₃可以循環利用．

Answer 1

分析 Ⅰ．由工藝流程圖可知，廢料在空氣中熔煉時，Cu被氧化，濾渣中含有CuO及少量Ag，向濾渣中加入硫酸進行酸浸，CuO與硫酸反應，過濾得到硫酸銅溶液（含有硫酸），濾渣A為Ag；向濾液中加入硫酸鋁、氫氧化鈉，得到氫氧化鋁、氫氧化銅，灼燒中會得到CuO、Al₂O₃，二者反應得到CuAlO₂，
（1）未煮沸之前是Cu（OH）₂和Al（OH）₃，根據Al（OH）₃和Cu（OH）₂開始分解的溫度分別為450℃和80℃判斷產物；根據氫氧化鋁顯兩性能與堿反應；
（2）根據化合價升降總數相等以及原子守恒來配平；
（3）根據銅元素守恒建立關系式：Cu～CuAlO₂，根據鋁元素守恒建立關系式：Al₂（SO₄）₃～2CuAlO₂，由上述兩個關系式結合銅的質量可計算Al₂（SO₄）₃溶液的體積；
Ⅱ．三價鐵具有氧化性，硫化氫具有還原性，二者之間發生氧化還原反應，化學方程式為2FeCl₃+H₂S═2FeCl₂+S↓+2HCl，再改寫為離子反應方程式；電解氯化亞鐵時，陽極失去電子發生氧化反應生成Fe³⁺，結合綠色化學的理論并根據FeCl₃可以循環利用確定該實驗的有兩個顯著優點．

解答 解：Ⅰ．由工藝流程圖可知，廢料在空氣中熔煉時，Cu被氧化，濾渣中含有CuO及少量Ag，向濾渣中加入硫酸進行酸浸，CuO與硫酸反應，過濾得到硫酸銅溶液（含有硫酸），濾渣A為Ag；向濾液中加入硫酸鋁、氫氧化鈉，得到氫氧化鋁、氫氧化銅，灼燒中會得到CuO、Al₂O₃，二者反應得到CuAlO₂，
（1）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：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃和CuO；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）反應前Cu為+2價，反應后為+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，反應前氧為-2價，反應后為0，化合價升高2，兩者的最小公倍數是2，再根據原子守恒得：4CuO+2Al₂O₃=4CuAlO₂+O₂↑，
故答案為：4CuO+2Al₂O₃=4CuAlO₂+O₂↑；
（4）由關系式：Cu～CuAlO₂得n（CuAlO₂）=$\frac{5.0×1000×64%}{64}$mol=50.0mol，則CuAlO₂為50.0mol，由關系式：Al₂（SO₄）₃～2CuAlO₂得Al₂（SO₄）₃=n（CuAlO₂）×$\frac{1}{2}$=25.0mol，所以需要體積為$\frac{25.0mol}{1.0mol/L}$=25.0L，
故答案為：25.0；
Ⅱ．（4）FeCl₃與H₂S發生反應為2FeCl₃+H₂S=2FeCl₂+2HCl+S↓，離子方程式為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺，
故答案為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺；
（5）電解氯化亞鐵時，陽極亞鐵離子失去電子發生氧化反應生成Fe³⁺，電極反應式為Fe²⁺-e^-=Fe³⁺，故答案為：Fe²⁺-e^-=Fe³⁺；
（6）根據實驗原理可知，電解池中最終得到的FeCl₃可重新用來吸收H₂S，得到循環利用，故答案為：FeCl₃可以循環利用．

點評 本題以從廢料中回收銀并制備銅化工產品為背景，考查了物質制備原理及其應用，題目難度中等，涉及電解原理、沉淀的判斷、氧化還原反應的書寫以及化學計算等知識，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查學生的分析、理解能力及化學實驗、化學計算能力．