Question

銀銅合金廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)．從切割廢料中回收銀并制備銅的化工產(chǎn)品CuAlO₂的工藝如下：（注：Al（OH）₃和Cu（OH）₂開(kāi)始分解的溫度分別為450℃和80℃）

（1）銅的核外電子排布式為

 

．
（2）電解精煉銀時(shí)，陰極反應(yīng)式為

 

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(xué)方程式為

 

．
（3）固體混合物B的組成為

 

；在生成固體B的過(guò)程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH過(guò)量，最后將得不到CuAlO₂，寫(xiě)出因NaOH過(guò)量引起的反應(yīng)的離子方程式

 

．
（4）若將上述流程圖中加入的稀NaOH溶液改為加入過(guò)量的氨水（其它均不變），則濾液中的陽(yáng)離子有

 

．
（5）完成上述煅燒過(guò)程中一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

CuO+

 

Al₂O₃ 

高溫  .

 

Cu AlO₂+

 

（系數(shù)1也要寫(xiě)）．
（6）若銀銅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%，理論上5.0kg廢料中的銅可完全轉(zhuǎn)化為CuAlO₂，至少需要1.0mol?L^-1的Al₂（SO₄）₃溶液

 

L．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理,氧化還原反應(yīng)方程式的配平,銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）原子或離子核外電子排布屬于基態(tài)排布應(yīng)滿足構(gòu)造原理：1s、2s2p；3s3p；4s3d4p；5s4d5p；6s4f5d6p；7s5f6d7p按此順序填充；
（2）電解精煉銀時(shí)，陽(yáng)極是粗銀，電極本身發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，金屬銀和硝酸反應(yīng)生成的是一氧化氮?dú)怏w，能迅速被氧氣氧化為二氧化氮；
（3）硫酸鋁、氫氧化鈉、硫酸銅之間發(fā)生反應(yīng)會(huì)生成氫氧化鋁和氫氧化銅，再煮沸時(shí)，氫氧化銅會(huì)分解為氧化銅，氫氧化鋁能溶于氫氧化鈉中，據(jù)此來(lái)回答；
（4）硫酸鋁、氨水、硫酸銅之間發(fā)生反應(yīng)會(huì)生成氫氧化鋁和[Cu（NH₃）₄]SO₄，據(jù)此回答；
（5）氧化還原反應(yīng)中，化合價(jià)升高值=化合價(jià)降低值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)，根據(jù)電子守恒來(lái)配平方程式；
（6）據(jù)銅元素守恒建立關(guān)系式：Cu～CuAlO₂來(lái)計(jì)算；根據(jù)鋁元素守恒建立關(guān)系式：Al₂（SO₄）₃～2CuAlO₂來(lái)計(jì)算．

解答： 解：（1）銅元素的原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹，故答案為：1s²s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹；
（2）電鍍法精煉銀時(shí)，粗銀為陽(yáng)極，精銀為陰極，陽(yáng)極上失電子變成離子進(jìn)入溶液了：Ag-e^-=Ag⁺，金屬銀和硝酸反應(yīng)生成的是一氧化氮?dú)怏w，無(wú)色的NO在常溫下與空氣中的O₂迅速化合生成紅棕色N0₂：2NO+O₂=2NO₂；故答案為：Ag-e^-=Ag⁺；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(kāi)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(jià)，反應(yīng)后為+1，化合價(jià)降低1，Al化合價(jià)沒(méi)有變化，所以氧元素的化合價(jià)升高，生成氧氣，反應(yīng)前氧為-2價(jià)，反應(yīng)后為0，化合價(jià)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；1O₂；
（4）若將上述流程圖中加入的稀NaOH溶液改為加入過(guò)量的氨水（其它均不變），則氫氧化銅會(huì)溶于過(guò)量的氨水中，生成[Cu（NH₃）₄]SO₄，所以濾液中的陽(yáng)離子有[Cu（NH₃）₄]²⁺，故答案為：[Cu（NH₃）₄]²⁺；
（5）由關(guān)系式：Cu～CuAlO₂得n（CuAlO₂）=

5000g×63.5%

64g/mol

=50.0mol，則CuAlO₂為50.0mol，
由關(guān)系式：Al₂（SO₄）₃～2CuAlO₂得Al₂（SO₄）₃=n（CuAlO₂）×

1

2

=25.0mol，所以需要體積為

25.0mol

1.0mol/L

=25.0L，
故答案為：25.0．

點(diǎn)評(píng)：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、氧化還原反應(yīng)的配平以及化學(xué)計(jì)算，難度不大．