Question

銀銅合金廣泛應用于航空工業(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，陰極反應式為

 

濾渣A與稀HNO₃反應，產(chǎn)生的氣體在空氣中迅速變?yōu)榧t棕色，該氣體變色的化學方程式為

 

．
（3）固體混合物B的組成為

 

；在生成固體B的過程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH過量，最后將得不到CuAlO₂，寫出因NaOH過量引起的反應的離子方程式

 

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

 

．
（5）完成上述煅燒過程中一個反應的化學方程式：

 

CuO+

 

Al₂O₃ 

高溫  .

 

Cu AlO₂+

 

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

 

L．

Answer 1

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

專題：化學反應中的能量變化,電化學專題

分析：（1）原子或離子核外電子排布屬于基態(tài)排布應滿足構造原理：1s、2s2p；3s3p；4s3d4p；5s4d5p；6s4f5d6p；7s5f6d7p按此順序填充；
（2）電解精煉銀時，陽極是粗銀，電極本身發(fā)生失電子的氧化反應，金屬銀和硝酸反應生成的是一氧化氮氣體，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)生反應會生成氫氧化鋁和氫氧化銅，再煮沸時，氫氧化銅會分解為氧化銅，氫氧化鋁能溶于氫氧化鈉中，據(jù)此來回答；
（4）硫酸鋁、氨水、硫酸銅之間發(fā)生反應會生成氫氧化鋁和[Cu（NH₃）₄]SO₄，據(jù)此回答；
（5）氧化還原反應中，化合價升高值=化合價降低值=轉移電子數(shù)，根據(jù)電子守恒來配平方程式；
（6）據(jù)銅元素守恒建立關系式：Cu～CuAlO₂來計算；根據(jù)鋁元素守恒建立關系式：Al₂（SO₄）₃～2CuAlO₂來計算．

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，粗銀為陽極，精銀為陰極，陽極上失電子變成離子進入溶液了：Ag-e^-=Ag⁺，金屬銀和硝酸反應生成的是一氧化氮氣體，無色的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：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，故答案為：Al（OH）₃和CuO；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）反應前Cu為+2價，反應后為+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，反應前氧為-2價，反應后為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；1O₂；
（4）若將上述流程圖中加入的稀NaOH溶液改為加入過量的氨水（其它均不變），則氫氧化銅會溶于過量的氨水中，生成[Cu（NH₃）₄]SO₄，所以濾液中的陽離子有[Cu（NH₃）₄]²⁺，故答案為：[Cu（NH₃）₄]²⁺；
（5）由關系式：Cu～CuAlO₂得n（CuAlO₂）=

5000g×63.5%

64g/mol

=50.0mol，則CuAlO₂為50.0mol，
由關系式：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、氧化還原反應的配平以及化學計算，難度不大．