Question

4．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)品的工藝如下：

[注：Al（OH）₃和Cu（OH）₂ 開始分解的溫度分別為450℃和80℃]
（1）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，該氣體變色的化學反應(yīng)方程式為2NO+O₂=2NO₂．
（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，需控制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)的化學方程式：
4CuO+2Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CuAlO₂+O₂↑．
（4）若銀銅合金中銅的質(zhì)量分數(shù)為63.5%，理論上5.0kg廢料中的銅可完全轉(zhuǎn)化為50.0mol CuAlO₂，至少需要1.0mol•L^-1的Al₂（SO₄）₃溶液25.0L．
（5）CuSO₄溶液也可用于制備膽礬，其基本操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌和干燥．

Answer 1

分析 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(yīng)，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(yīng)得到CuAlO₂，
（1）無色的NO在常溫下與空氣中的O₂迅速化合生成紅棕色N0₂；
（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；
（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；
（5）可溶性溶質(zhì)從溶液中析出可用晶體的方法．

解答 解：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(yīng)，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(yīng)得到CuAlO₂，
（1）無色的NO在常溫下與空氣中的O₂迅速化合生成紅棕色N0₂，發(fā)生2NO+O₂=2NO₂，故答案為：2NO+O₂=2NO₂；
（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↑，故答案為：4；2；4；O₂；
（4）由關(guān)系式：Cu～CuAlO₂得n（CuAlO₂）=$\frac{5.0×1000×63.5%}{63.5}$mol=50.0mol，則CuAlO₂為50.0mol，由關(guān)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：50.0；25.0；
（5）由CuSO₄溶液獲得CuSO₄•5H₂O晶體，需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶（或結(jié)晶），過濾等操作，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶．

點評 本題以從廢料中回收銀并制備銅化工產(chǎn)品為背景，考查了電解原理、沉淀的判斷、氧化還原反應(yīng)的配平以及化學計算，為高頻考點，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)以及題給信息，難度中等．