Question

银铜合金广泛应用于航空工业．从切割废料中回收银并制备铜的化工产品CuAlO₂的工艺如下：（注：Al（OH）₃和Cu（OH）₂开始分解的温度分别为450℃和80℃）

（1）铜的核外电子排布式为

 

．
（2）电解精炼银时，阴极反应式为

 

滤渣A与稀HNO₃反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学方程式为

 

．
（3）固体混合物B的组成为

 

；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，最后将得不到CuAlO₂，写出因NaOH过量引起的反应的离子方程式

 

．
（4）若将上述流程图中加入的稀NaOH溶液改为加入过量的氨水（其它均不变），则滤液中的阳离子有

 

．
（5）完成上述煅烧过程中一个反应的化学方程式：

 

CuO+

 

Al₂O₃ 

高温  .

 

Cu AlO₂+

 

（系数1也要写）．
（6）若银铜合金中铜的质量分数为64%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为CuAlO₂，至少需要1.0mol?L^-1的Al₂（SO₄）₃溶液

 

L．

Answer 1

考点：电解原理,氧化还原反应方程式的配平,铜金属及其重要化合物的主要性质

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：（1）原子或离子核外电子排布属于基态排布应满足构造原理：1s、2s2p；3s3p；4s3d4p；5s4d5p；6s4f5d6p；7s5f6d7p按此顺序填充；
（2）电解精炼银时，阳极是粗银，电极本身发生失电子的氧化反应，金属银和硝酸反应生成的是一氧化氮气体，能迅速被氧气氧化为二氧化氮；
（3）硫酸铝、氢氧化钠、硫酸铜之间发生反应会生成氢氧化铝和氢氧化铜，再煮沸时，氢氧化铜会分解为氧化铜，氢氧化铝能溶于氢氧化钠中，据此来回答；
（4）硫酸铝、氨水、硫酸铜之间发生反应会生成氢氧化铝和[Cu（NH₃）₄]SO₄，据此回答；
（5）氧化还原反应中，化合价升高值=化合价降低值=转移电子数，根据电子守恒来配平方程式；
（6）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．

解答： 解：（1）铜元素的原子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹，故答案为：1s²s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹；
（2）电镀法精炼银时，粗银为阳极，精银为阴极，阳极上失电子变成离子进入溶液了：Ag-e^-=Ag⁺，金属银和硝酸反应生成的是一氧化氮气体，无色的NO在常温下与空气中的O₂迅速化合生成红棕色N0₂：2NO+O₂=2NO₂；故答案为：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开始分解的温度分别为450℃和80℃，煮沸后Cu（OH）₂分解产生氧化铜，可知B为Al（OH）₃和CuO；氢氧化铝显两性能与碱反应：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，故答案为：Al（OH）₃和CuO；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）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：4；2；4；1O₂；
（4）若将上述流程图中加入的稀NaOH溶液改为加入过量的氨水（其它均不变），则氢氧化铜会溶于过量的氨水中，生成[Cu（NH₃）₄]SO₄，所以滤液中的阳离子有[Cu（NH₃）₄]²⁺，故答案为：[Cu（NH₃）₄]²⁺；
（5）由关系式：Cu～CuAlO₂得n（CuAlO₂）=

5000g×63.5%

64g/mol

=50.0mol，则CuAlO₂为50.0mol，
由关系式：Al₂（SO₄）₃～2CuAlO₂得Al₂（SO₄）₃=n（CuAlO₂）×

1

2

=25.0mol，所以需要体积为

25.0mol

1.0mol/L

=25.0L，
故答案为：25.0．

点评：本题以从废料中回收银并制备铜化工产品为背景，考查了电解原理、氧化还原反应的配平以及化学计算，难度不大．