综合题14.0分
化学

从银铜合金废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下:

已知:①铝元素在溶液中的存在形态与溶液pH的关系如右图所示。

②室温时,Cu(OH)2的溶度积Ksp=2.0×10-20,当溶液中某种离子浓度小于1.0×10-5mol/L时,认为该离子沉淀完全,

③Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃。

请回答下列问题:

20.电解精炼银时,粗银做       极(填“阴”或“阳”),电解质选用________溶液,阴极电极反应为                 

21.在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量,使溶液的pH范围在         ,若控制不当,使NaOH过量可能会引起的反应的离子方程式为                

22.煅烧过程中发生多步反应,写出最终生成CuAlO2的反应的化学方程式:        

23.若银铜合金中铜的质量分数为64%,理论上1.0 kg废料中的铜可完全转化为CuAlO2,至少需要1.0 mol·L-1的Al2(SO4)3溶液         L。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

阳;AgNO3;Ag++e-=Ag

解析

电镀法精炼银时,粗银为阳极,精银为阴极,选用AgNO3作为电解质溶液,阳极上失电子变成离子进入溶液了:Ag-e-=Ag+,阴极银离子得到电子形成单质银:Ag++e-=Ag,

故答案为:阳;AgNO3;Ag++e-=Ag;

考查方向

本题考查电解原理,在近几年的各省高考题出现的频率较高。

解题思路

根据电解原理分析判断,电镀法精炼银时,粗银为阳极,精银为阴极;

易错点

电极反应式的书写

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

6.65-12; Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O

解析

未煮沸之前是Cu(OH)2和Al(OH)3,煮沸后Cu(OH)2分解产生氧化铜,可知B为Al(OH)3和CuO,在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量,使溶液的pH范围在铝离子和铜离子全部沉淀。氢氧化铝沉淀完全PH=12,室温时,Cu(OH)2的溶度积Ksp=2.0×10-20.(lg5=0.7),Cu2+全部沉淀时,,在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量,使溶液的pH范围在为:6.65-12,氢氧化铝显两性能与碱反应:Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,反应的离子方程式为:Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,

故答案为:6.65-12; Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O;

考查方向

本题考查沉淀溶度积常数、pH计算、离子方程式,在近几年的各省高考题出现的频率较高。

解题思路

由工艺流程图可知,废料在空气中熔炼时,Cu被氧化,滤渣中含有CuO及少量Ag,向滤渣中加入硫酸进行酸浸,CuO与硫酸反应,过滤得到硫酸铜溶液(含有硫酸),滤渣A为Ag;在硫酸铜溶液中加入硫酸铝、氢氧化钠,煮沸、过滤得到Al(OH)3和CuO,灼烧会得到CuO、Al2O3,二者煅烧可得到CuAlO2

依据图象和溶度积常数计算铜离子和铝离子完全沉淀所需的PH,未煮沸之前是Cu(OH)2和Al(OH)3,Cu(OH)2分解的温度为80℃判断产物,根据氢氧化铝显两性能与碱反应;

易错点

溶度积常数计算

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

4CuO+2Al2O3=4CuAlO2+O2

解析

反应前Cu为+2价,反应后为+1,化合价降低1,Al化合价没有变化,所以氧元素的化合价升高,生成氧气,反应前氧为-2价,反应后为0,化合价升高2,两者的最小公倍数是2,再根据原子守恒得:4CuO+2Al2O3=4CuAlO2+O2↑,

故答案为:4CuO+2Al2O3=4CuAlO2+O2↑;

考查方向

本题考查氧化还原方程式的书写,在近几年的各省高考题出现的频率较高。

解题思路

Al(OH)3和CuO灼烧会得到CuO、Al2O3,二者煅烧可得到CuAlO2,根据化合价升降总数相等以及原子守恒来配平;

易错点

方程式的配平

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

5

解析

由关系式:Cu~CuAlO2,则CuAlO2为10.0mol,

由关系式:Al2(SO4)3~2CuAlO2得Al2(SO4)3=n(CuAlO2) =5.0mol,所以需要体积为

故答案为:5;

考查方向

本题考查化学计算,在近几年的各省高考题出现的频率较高。

解题思路

根据铜元素守恒建立关系式:Cu~CuAlO2来计算;根据铝元素守恒建立关系式:Al2(SO4)3~2CuAlO2来计算.

易错点

根据元素守恒找准关系式