Question

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的关系如下图所示。

②室温时，Cu(OH)₂的溶度积K_sp＝2.0×10^－20。()

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：

（1）电解精炼银时，粗银做          极(填“阴”或“阳”)，阴极电极反应为            。

（2）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                    。

（3）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：              。

（4）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。

Answer

（1）阳 Ag＋＋e－=Ag（2）5.65—12 Al(OH)3＋OH－=AlO2－ ＋2H2O

（3）2Al2O3＋4CuO=4CuAlO2＋O2（4）5

【解析】

试题分析：（1）电镀法精炼银时，粗银为阳极，精银为阴极，阴极上溶液中的Ag＋得电子生成Ag，则阴极电极反应为Ag＋＋e－=Ag；

（2）未煮沸之前是Cu(OH)2 和Al(OH)3，即在CuSO4、Al2(SO4)3溶液中加入NaOH溶液形成沉淀，室温时，Cu(OH)2的溶度积Ksp＝2.0×10－20。C2(OH－)×1×10-5=2.0×10-20，c(OH－)=(0.2)1/2×10-8，pOH=8.35，pH=5.65，因为pH=12时Al(OH)3开始溶解，则在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，使溶液的pH范围在5.65—12之间；氢氧化铝显两性能与强碱反应，所以NaOH过量会引起反应的离子方程式为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2Al2O3＋4CuO=4CuAlO2＋O2；

（4）由关系式：Cu～CuAlO2得n（CuAlO2）=1000g×64%÷64g/mol=10mol，则CuAlO2为10.0mol，

由关系式：Al2(SO4)3～2CuAlO2得Al2(SO4)3=n（CuAlO2）÷2= 5.0mol，所以需要体积为5.0mol÷1.0mol/L=5L

考点：考查电解原理，沉淀的判断，铝的化合物的性质，化学计算等知识。