Question

4．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）滤渣A与稀HNO₃反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学反应方程式为2NO+O₂=2NO₂．
（2）固体混合物B的组成为Al（OH）₃和CuO；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Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（3）完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：
4CuO+2Al₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4CuAlO₂+O₂↑．
（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50.0mol CuAlO₂，至少需要1.0mol•L^-1的Al₂（SO₄）₃溶液25.0L．
（5）CuSO₄溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥．

Answer 1

分析 由工艺流程图可知，废料在空气中熔炼时，Cu被氧化，滤渣中含有CuO及少量Ag，向滤渣中加入硫酸进行酸浸，CuO与硫酸反应，过滤得到硫酸铜溶液（含有硫酸），滤渣A为Ag；向滤液中加入硫酸铝、氢氧化钠，得到氢氧化铝、氢氧化铜，灼烧中会得到CuO、Al₂O₃，二者反应得到CuAlO₂，
（1）无色的NO在常温下与空气中的O₂迅速化合生成红棕色N0₂；
（2）未煮沸之前是Cu（OH）₂和Al（OH）₃，根据Al（OH）₃和Cu（OH）₂开始分解的温度分别为450℃和80℃判断产物；根据氢氧化铝显两性能与碱反应；
（3）根据化合价升降总数相等以及原子守恒来配平；
（4）根据铜元素守恒建立关系式：Cu～CuAlO₂来计算；根据铝元素守恒建立关系式：Al₂（SO₄）₃～2CuAlO₂来计算；
（5）可溶性溶质从溶液中析出可用晶体的方法．

解答 解：由工艺流程图可知，废料在空气中熔炼时，Cu被氧化，滤渣中含有CuO及少量Ag，向滤渣中加入硫酸进行酸浸，CuO与硫酸反应，过滤得到硫酸铜溶液（含有硫酸），滤渣A为Ag；向滤液中加入硫酸铝、氢氧化钠，得到氢氧化铝、氢氧化铜，灼烧中会得到CuO、Al₂O₃，二者反应得到CuAlO₂，
（1）无色的NO在常温下与空气中的O₂迅速化合生成红棕色N0₂，发生2NO+O₂=2NO₂，故答案为：2NO+O₂=2NO₂；
（2）未煮沸之前是Cu（OH）₂和Al（OH）₃，Al（OH）₃和Cu（OH）₂开始分解的温度分别为450℃和80℃，煮沸后Cu（OH）₂分解产生氧化铜，可知B为Al（OH）₃和CuO，氢氧化铝显两性能与碱反应：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
故答案为：Al（OH）₃和CuO；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）反应前Cu为+2价，反应后为+1，化合价降低1，Al化合价没有变化，所以氧元素的化合价升高，生成氧气，反应前氧为-2价，反应后为0，化合价升高2，两者的最小公倍数是2，再根据原子守恒得：4CuO+2Al₂O₃=4CuAlO₂+O₂↑，故答案为：4；2；4；O₂；
（4）由关系式：Cu～CuAlO₂得n（CuAlO₂）=$\frac{5.0×1000×63.5%}{63.5}$mol=50.0mol，则CuAlO₂为50.0mol，由关系式：Al₂（SO₄）₃～2CuAlO₂得Al₂（SO₄）₃=n（CuAlO₂）×$\frac{1}{2}$=25.0mol，所以需要体积为$\frac{25.0mol}{1.0mol/L}$=25.0L，
故答案为：50.0；25.0；
（5）由CuSO₄溶液获得CuSO₄•5H₂O晶体，需要经过蒸发浓缩，冷却结晶（或结晶），过滤等操作，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶．

点评 本题以从废料中回收银并制备铜化工产品为背景，考查了电解原理、沉淀的判断、氧化还原反应的配平以及化学计算，为高频考点，注意把握物质的性质以及题给信息，难度中等．