Question

8．Ⅰ．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）固體混合物B的組成為Al（OH）₃和CuO；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(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（2）完成煅燒過程中一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式：4CuO+2Al₂O₃=4CuAlO₂+O₂↑．
（3）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25.0 L．
Ⅱ．某同學(xué)用FeCl₃溶液吸收H₂S，得到單質(zhì)硫；過濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液．
（4）FeCl₃與H₂S反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺．
（5）電解池中H⁺在陰極放電產(chǎn)生H₂，陽極的電極反應(yīng)為Fe²⁺-e^-=Fe³⁺．
（6）綜合分析實(shí)驗(yàn)Ⅱ的兩個(gè)反應(yīng)，可知該實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：
①H₂S的原子利用率100%；
②FeCl₃可以循環(huán)利用．

Answer 1

分析 Ⅰ．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）未煮沸之前是Cu（OH）₂和Al（OH）₃，根據(jù)Al（OH）₃和Cu（OH）₂開始分解的溫度分別為450℃和80℃判斷產(chǎn)物；根據(jù)氫氧化鋁顯兩性能與堿反應(yīng)；
（2）根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等以及原子守恒來配平；
（3）根據(jù)銅元素守恒建立關(guān)系式：Cu～CuAlO₂，根據(jù)鋁元素守恒建立關(guān)系式：Al₂（SO₄）₃～2CuAlO₂，由上述兩個(gè)關(guān)系式結(jié)合銅的質(zhì)量可計(jì)算Al₂（SO₄）₃溶液的體積；
Ⅱ．三價(jià)鐵具有氧化性，硫化氫具有還原性，二者之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，化學(xué)方程式為2FeCl₃+H₂S═2FeCl₂+S↓+2HCl，再改寫為離子反應(yīng)方程式；電解氯化亞鐵時(shí)，陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe³⁺，結(jié)合綠色化學(xué)的理論并根據(jù)FeCl₃可以循環(huán)利用確定該實(shí)驗(yàn)的有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)．

解答 解：Ⅰ．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）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(yīng)：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃和CuO；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）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：4CuO+2Al₂O₃=4CuAlO₂+O₂↑；
（4）由關(guān)系式：Cu～CuAlO₂得n（CuAlO₂）=$\frac{5.0×1000×64%}{64}$mol=50.0mol，則CuAlO₂為50.0mol，由關(guān)系式：Al₂（SO₄）₃～2CuAlO₂得Al₂（SO₄）₃=n（CuAlO₂）×$\frac{1}{2}$=25.0mol，所以需要體積為$\frac{25.0mol}{1.0mol/L}$=25.0L，
故答案為：25.0；
Ⅱ．（4）FeCl₃與H₂S發(fā)生反應(yīng)為2FeCl₃+H₂S=2FeCl₂+2HCl+S↓，離子方程式為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺，
故答案為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺；
（5）電解氯化亞鐵時(shí)，陽極亞鐵離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe³⁺，電極反應(yīng)式為Fe²⁺-e^-=Fe³⁺，故答案為：Fe²⁺-e^-=Fe³⁺；
（6）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，電解池中最終得到的FeCl₃可重新用來吸收H₂S，得到循環(huán)利用，故答案為：FeCl₃可以循環(huán)利用．

點(diǎn)評 本題以從廢料中回收銀并制備銅化工產(chǎn)品為背景，考查了物質(zhì)制備原理及其應(yīng)用，題目難度中等，涉及電解原理、沉淀的判斷、氧化還原反應(yīng)的書寫以及化學(xué)計(jì)算等知識，試題知識點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力．