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)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 。
(2)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,則因過量引起的反應的離子方程式為 。
(3)完成煅燒過程中一個反應的化學方程式: CuO+ Al2O3 CuAlO2 + ↑。
(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 mol CuAlO2,至少需要1.0mol?L—1的Al2(SO4)3溶液 L。
(5)CuSO4溶液也可用于制備膽礬,其基本操作是 、過濾、洗滌和干燥。
(1)Ag++e-==Ag(1分) 2NO+O2==2NO2(2分)
(2)Al(OH)3和CuO(2分) Al(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O(2分)
(3)4 2 4 O2↑(2分)
(4)50(2分) 25(2分)
(5)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶(2分)
解析(1)電解精煉銅時,純銅作陰極,粗銅作陽極,硫酸銅溶液作電解液,電解精煉銀與此類似,則純銀作陰極,粗銀作陽極,硝酸銀溶液作電解液,陽極主要反應式為Ag—e-=Ag+,陰極反應式為Ag++e-=Ag;銀是金屬活動順序表中氫后金屬,不溶于稀硫酸,因為稀硫酸是非氧化性酸,則濾渣A的主要成分是Ag,稀硝酸是氧化性酸,能溶解銀、產(chǎn)生無色氣體,即3Ag+4HNO3(稀) =3AgNO3+NO↑+2H2O,無色的一氧化氮氣體在空氣迅速被氧化為紅棕色的二氧化氮氣體,即2NO+O2=2NO2;
(2)CuAlO2中氧為—2價,鋁為+3價,則銅為+1價,因此其化學式也可以寫為Cu2O?Al2O3,相當于氧化亞銅和氧化鋁按物質(zhì)的量之比為1∶1熔合在一起,由此逆推,固體B的主要成分是物質(zhì)的量之比為1∶1的Al(OH)3和CuO,因為Cu(OH)2開始分解的溫度為80℃,水的沸點大于80℃,則煮沸前后發(fā)生的反應為Al3++3OH-=Al(OH)3↓、Cu2++2OH-==Cu(OH)2↓、Cu(OH)2CuO+H2O,Al(OH)3開始分解的溫度為450℃,在惰性氣體中煅燒時發(fā)生的反應為2Al(OH)3 Al2O3+3H2O、4CuO 2Cu2O+O2↑;氫氧化鋁是兩性氫氧化物,NaOH是強堿,若強堿溶液過量,則過量的NaOH能溶解部分或全部氫氧化鋁,其離子方程式為Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,這必將導致目標產(chǎn)物產(chǎn)量的減少;
(3)根據(jù)氧化還原反應的特征推斷,銅元素由+2價降為+1價,鋁元素化合價不變,由此推斷反應前后升價元素一定是氧,且化合價由—2價升為相鄰的0價,即缺少的生成物為氧氣;根據(jù)化合價升降法配平可得:4CuO+2Al2O34CuAlO2+O2↑(或者根據(jù)設1法配平,先設反應物中氧化鋁的系數(shù)為1,根據(jù)鋁守恒可得生成物CuAlO2的系數(shù)為2,根據(jù)銅守恒可得反應物CuO的系數(shù)為2,根據(jù)氧守恒可得氧氣的系數(shù)為1/2,即2CuO+1Al2O32CuAlO2+1/2O2↑,系數(shù)加倍后即可得到4CuO+2Al2O34CuAlO2+O2↑);
(4)5.0kg=5.0×103g,銀銅合金廢料中銅的質(zhì)量為5.0×103g×63.5%,銅元素的相對原子質(zhì)量為63.5,由m/M=n可求銅的物質(zhì)的量為5.0×103g×63.5%÷63.5g/mol=50mol,根據(jù)銅守恒可得轉(zhuǎn)化關系式:Cu~CuAlO2,其中CuAlO2與Cu的物質(zhì)的量之比等于系數(shù)之比,則銅完全轉(zhuǎn)化可以變?yōu)?0mol CuAlO2;根據(jù)鋁守恒可得轉(zhuǎn)化關系式:Al2(SO4)3~2CuAlO2,其中Al2(SO4)3與CuAlO2的物質(zhì)的量之比等于系數(shù)之比,則至少需要25mol Al2(SO4)3;由V=n/c可求至少需要硫酸鋁溶液的體積為25mol÷1.0mol/L=25L;
(5)膽礬的化學式為CuSO4?5H2O,是硫酸銅溶液結(jié)晶析出的結(jié)晶水化合物,根據(jù)混合物分離和提純的方法推斷,從硫酸銅溶液中得到膽礬的基本操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌和干燥。
【考點定位】本題以從切割廢料中回收銀并制備銅化工產(chǎn)品的工藝為背景,結(jié)合給出的工藝流程圖進行設問,主要考查了考生對常見金屬、非金屬元素及其化合物的主要性質(zhì)的掌握,對常見化學方程式和離子方程式的書寫,對電解池的組成和電解過程的理解,以及對工藝流程圖的解讀和所提供數(shù)據(jù)的應用等,并以此達到考查考生應用基礎知識解決化學問題的能力;通過設計的工藝流程圖設問,著重考查考生對Ag、Cu、Al、N等元素的相關化合物性質(zhì)的掌握程度;考查考生對物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量、質(zhì)量、物質(zhì)的量濃度等概念的了解;考查考生對質(zhì)量守恒定律的了解;考查考生根據(jù)物質(zhì)的量、質(zhì)量、物質(zhì)的量濃度之間的相互關系進行有關計算的能力;考查考生對蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等基本實驗操作的掌握。
科目:高中化學 來源: 題型:
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科目:高中化學 來源: 題型:
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科目:高中化學 來源: 題型:
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)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 。
(2)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,則因過量引起的反應的離子方程式為 。
(3)完成煅燒過程中一個反應的化學方程式: CuO + Al2O3 CuAlO2 + ↑
(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 mol CuAlO2,至少需要1.0mol·L-1的Al2(SO4)3溶液 L。
(5)CuSO4溶液也可用于制備膽礬,其基本操作是 、過濾、洗滌和干燥。
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科目:高中化學 來源:2014屆河南省原名校聯(lián)盟高三上學期第一次摸底考試化學試卷(解析版) 題型:填空題
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)品的工藝如下圖:
(1)電解精練銀時,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,該紅棕色氣體與水反應的化學方程式為_______________________________________。
(2)固體混合物B的組成為_____________;在生成固體B的過程中,必須控制NaOH的加入量,若NaOH過量,則因過量引起的反應的離子方程式為_____________________。
(3)煅燒過程中生成的氧化產(chǎn)物與NH3在催化劑條件下反應的化學方程式為_____________________。這個反應中會有白煙產(chǎn)生,該白煙為______________。
(4)若銀銅合金中銅的質(zhì)量分數(shù)為64%,理論上3.0kg廢料中的銅可完全轉(zhuǎn)化為__________molCuAlO2,至少需要1.0 mol·L-1的Al2(SO4)3溶液___________L。
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