Question

4．銀，銅均屬于重金屬，從銀銅合金廢料中回收銀并制備含銅化合物產(chǎn)品的工藝如圖1所示：
（1）酸浸時(shí)反應(yīng)的離子方程式為CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O．為提高酸浸時(shí)銅元素的浸出率及浸出速率，酸浸前應(yīng)對(duì)渣料進(jìn)行處理，其處理方法是將渣料粉碎．
（2）操作a是過濾，已知2Cu⁺$\stackrel{H+}{→}$Cu+Cu²⁺，試分析CuAlO₂分別與足量鹽酸、稀硝酸混合后，產(chǎn)生現(xiàn)象的異同點(diǎn)相同點(diǎn)是均得到藍(lán)色溶液；不同點(diǎn)是與鹽酸混合有紅色固體出現(xiàn)，而與硝酸混合沒有固體出現(xiàn)，但有氣泡產(chǎn)生．
（3）固體B轉(zhuǎn)化為CuAlO₂的過程中，存在如下反應(yīng)，請(qǐng)?zhí)顚懣瞻滋帲?br />4CuO+2Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CuAlO₂+O₂↑．
（4）假設(shè)粗銀中的雜質(zhì)只有少量的銅，利用電化學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行精煉，當(dāng)兩個(gè)電極上質(zhì)量變化值相差30.4g時(shí)，則兩個(gè)電極上銀質(zhì)量的變化值相差43.2g．
（5）熔煉時(shí)被氧化的元素銅生成氧化物其晶胞如圖2所示，若晶胞的邊長為acm．則晶體的密度為$\frac{320}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g•cm^-3，（寫出含a的表示式，用N_A表示阿伏加德羅常數(shù)的值）

Answer 1

分析 由工藝流程圖可知，廢料在空氣中熔煉時(shí)，Cu被氧化，濾渣中含有CuO及少量Ag，向?yàn)V渣中加入硫酸進(jìn)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?yàn)V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(huì)得到CuO、Al₂O₃，二者反應(yīng)得到CuAlO₂．
（1）用硫酸進(jìn)行酸浸，CuO與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅與水；增大接觸面積，加快反應(yīng)速率；
（2）CuAlO₂分別與足量鹽酸反應(yīng)得到Cu、氯化銅、氯化鋁；硝酸具有強(qiáng)氧化性，過量的硝酸與CuAlO₂反應(yīng)得到硝酸銅、硝酸鋁、NO；
（3）由上述分析可知，CuO、Al₂O₃反應(yīng)得到CuAlO₂，由電荷守恒可知，O元素化合價(jià)升高，有氧氣生成，配平完成方程式；
（4）電解精煉時(shí)，粗銀作陽極、純銀作陰極，陽極上Ag、Cu都失電子生成金屬陽離子，陰極上只有銀離子得電子生成Ag，兩個(gè)電極上質(zhì)量變化值相差30.4g為Cu放電析出的Ag的質(zhì)量與Cu質(zhì)量之差，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算Cu放電時(shí)析出Ag的質(zhì)量，即為兩個(gè)電極上銀質(zhì)量的變化值之差；
（5）由均攤法計(jì)算氧化亞銅晶胞中Cu原子和O原子的數(shù)目，根據(jù)密度計(jì)算公式ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算即可．

解答 解：由工藝流程圖可知，廢料在空氣中熔煉時(shí)，Cu被氧化，濾渣中含有CuO及少量Ag，向?yàn)V渣中加入硫酸進(jìn)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?yàn)V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(huì)得到CuO、Al₂O₃，二者反應(yīng)得到CuAlO₂．
（1）由上述分析可知，空氣中熔煉時(shí)Cu被氧化；用硫酸進(jìn)行酸浸，CuO與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅與水，反應(yīng)離子方程式為：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；將渣料粉碎，增大接觸面積，加快反應(yīng)速率；
故答案為：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；將渣料粉碎；
（2）操作a是分離互不相溶的液體與固體，應(yīng)是過濾，CuAlO₂分別與足量鹽酸反應(yīng)得到Cu、氯化銅、氯化鋁，現(xiàn)象為得到藍(lán)色溶液、有紅色固體生成；硝酸具有強(qiáng)氧化性，過量的硝酸與CuAlO₂反應(yīng)得到硝酸銅、硝酸鋁、NO，溶液變藍(lán)色，相同點(diǎn)是均得到藍(lán)色溶液；不同點(diǎn)是與鹽酸混合有紅色固體出現(xiàn)，而與硝酸混合沒有固體出現(xiàn)，但有氣泡產(chǎn)生，
故答案為：過濾；相同點(diǎn)是均得到藍(lán)色溶液；不同點(diǎn)是與鹽酸混合有紅色固體出現(xiàn)，而與硝酸混合沒有固體出現(xiàn)，但有氣泡產(chǎn)生；
（3）由上述分析可知，CuO、Al₂O₃反應(yīng)得到CuAlO₂，由電荷守恒可知，O元素化合價(jià)升高，有氧氣生成，反應(yīng)前Cu為+2價(jià)，反應(yīng)后為+1，化合價(jià)降低1，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； 4CuAlO₂；O₂；
（4）電解精煉時(shí)，粗銀作陽極、純銀作陰極，陽極上Ag、Cu都失電子生成金屬陽離子，陰極上只有銀離子得電子生成Ag，兩個(gè)電極上質(zhì)量變化值相差30.4g為Cu放電析出的Ag與Cu的質(zhì)量之差，設(shè)Cu為xmol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，則Cu放電形成Ag為2x mol，故2x×108-64x=30.4，解得x=0.2，兩個(gè)電極上銀質(zhì)量的變化值之差為Cu放電生成Ag的質(zhì)量，故為0.2mol×2×108g/mol=43.2g，
故答案為：43.2；
（5）O原子在晶胞的頂點(diǎn)和體心，故O原子數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=2，Cu原子全部在體心，故Cu原子數(shù)=4，即一個(gè)氧化亞銅晶胞中有2個(gè)O原子和4個(gè)Cu原子，則該氧化物的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{320}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm³．
故答案為：$\frac{320}{{a}^{3}×{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題以從廢料中回收銀并制備銅化工產(chǎn)品載體，考查化學(xué)工藝流程、物質(zhì)分離提純、電解原理、氧化還原反應(yīng)配平與計(jì)算，計(jì)算中抓住電子轉(zhuǎn)移守恒進(jìn)行解答，難度中等．