Question

11．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图：

（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，阳极反应式为Ag-e^-=Ag⁺；滤渣A与稀HNO₃反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该红棕色气体与水反应的化学方程式为3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（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，必须控制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\;}}{\;}$4CuAlO₂+O₂↑
煅烧过程中生成的氧化产物与NH₃在催化剂条件下反应的化学方程式为4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．这个反应中会有白烟产生，该白烟为NH₄NO₃．
（4）若银铜合金中铜的质量分数为64%，理论上6.0kg废料中的铜可完全转化为60 mol CuAlO₂，至少需要1.0mol•L^-1的Al₂（SO₄）₃溶液30 L．

Answer 1

分析 （1）根据电解原理分析判断；无色的NO在常温下与空气中的O₂迅速化合生成红棕色N0₂，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮；
（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；煅烧过程中生成的氧化产物是氧气，NH₃在催化剂条件下和氧气反应生成NO和水；NO和氧气和水能反应生成硝酸，硝酸和氨气反应生成硝酸铵；
（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．

解答 解：（1）电镀法精炼银时，粗银为阳极，精银为阴极，阳极上失电子变成离子进入溶液了：Ag-e^-=Ag⁺，阴极银离子得到电子形成单质银：Ag⁺+e^-=Ag；无色的NO在常温下与空气中的O₂迅速化合生成红棕色N0₂，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，反应方程式为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案为：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↑；
Cu化合价由+2变为+1，Al化合价没变，因此O的化合价升高，得到氧化产物是氧气，NH₃在催化剂条件下和氧气反应生成NO和水，化学方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，NO和氧气和水能反应生成硝酸，硝酸和氨气反应生成硝酸铵，现象为产生白烟，
故答案为：4；2；4；O₂；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；NH₄NO₃；
（4）由关系式：Cu～CuAlO₂得n（CuAlO₂）=$\frac{6000g×64%}{64g/mol}$=60.0mol，则CuAlO₂为60.0mol，
由关系式：Al₂（SO₄）₃～2CuAlO₂得Al₂（SO₄）₃=n（CuAlO₂）×$\frac{1}{2}$=30.0mol，所以需要体积为$\frac{30.0mol}{1.0mol/L}$=30L，
故答案为：60；30．

点评 本题以从废料中回收银并制备铜化工产品为背景，考查了物质制备原理及其应用，题目难度中等，涉及电解原理、沉淀的判断、氧化还原反应的配平以及化学计算等知识，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力．