Question

银铜合金广泛用于航空工业，从银铜合金的切割废料中回收银并制备透明半导电薄膜材料（CuAlO₂）的工艺如下：

注：Al(OH)₃和Cu(OH)₂分解的温度分别为450℃和80℃。

（1）加快渣料（含少量银）溶于稀H₂SO₄的速率的措施有_______（写出一种）。

（2）滤渣A与稀HNO₃反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，写出滤渣A中银与稀HNO₃反应的化学方程式为_______。

（3）煮沸CuSO₄混合溶液的过程中，得到固体B，则固体B的成分为_______；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量和防止滴加时NaOH的量局部过大，可防止加入NaOH的量局部过大的操作是_______。若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为_______。

（4）已知：在常温下Cu(OH)₂的Ksp=2×10⁻²⁰ mol³·L⁻³，则常温下0.02 mol·L⁻¹CuSO₄溶液里，如要生成Cu(OH)₂沉淀，应调整溶液的pH，使之大于_________。

（5）图中甲为微生物将有机废水的化学能转化为电能的一种新型污水处理装置，利用该装置进行电解精炼银时，粗银应为乙装置的_______（填“a”或“b”）极，b电极反应式为_______。当N电极消耗1.12 L（标准状况下）O₂时，则乙装置中理论上能产生_______ g银。

Answer

增大硫酸浓度或升高温度或粉碎或搅拌等 3Ag+4HNO3(稀) =3AgNO3+NO↑+2H2O Al(OH)3和CuO （缓慢加入NaOH）并不断搅拌 Al(OH)3+OH−=AlO2−+2H2O 或 Al(OH)3+OH−===[Al(OH)4]- 5 a Ag++e−=Ag 21.6

【解析】

Ag、Cu合金废料在空气中熔炼得到Ag熔体，Ag熔体冷凝成型得到粗Ag，粗Ag电解精炼得到Ag；渣料中含有少量Ag和CuO，向渣料中加入稀硫酸，发生反应CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，过滤得到滤渣A为Ag，滤液中含有CuSO4；Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃，向硫酸铜溶液中加入硫酸铝和NaOH溶液，得到Al(OH)3和Cu(OH)2，煮沸过程中氢氧化铜分解生成CuO，然后过滤得到固体B为Al(OH)3和CuO，固体B在惰性气体氛围中煅烧得到CuAlO2，以此解答该题。

(1)加快渣料（含少量银）溶于稀H2SO4速率的措施为搅拌、渣料粉碎、适当升温、适当增大H2SO4的浓度等；

(2)Ag和稀硝酸反生反应，生成AgNO3和NO，化学方程式为3Ag+4HNO3(稀) =3AgNO3+NO↑+2H2O；

(3)Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃，向硫酸铜溶液中加入硫酸铝和NaOH溶液，得到Al(OH)3和Cu(OH)2，煮沸过程中氢氧化铜分解生成CuO，然后过滤得到固体B为Al(OH)3和CuO；

NaOH的量局部过大，说明没有混合均匀，可以在控制NaOH的滴加速度，并搅拌；

若NaOH过量，则Al(OH)3会溶于过量的NaOH，离子方程式为Al(OH)3+OH−=AlO2−+2H2O；

(4) Cu(OH)2的Ksp=2×10−20 mol3·L−3，，0.02 mol·L−1CuSO4溶液中c(Cu2＋)=0.02mol·L－1，带入数据，，，，则pH应该大于5；

(5)电解冶炼时，纯金属作阴极，粗银作阳极；在原电池中，通入O2的一极为正极，可知N为正极，a为阳极，b为阴极，M为负极，则粗银应为乙装置中的a极；

b为阴极，溶液中的Ag＋得到电子，电极方程式为Ag++e−=Ag；

当N电极消耗1.12 L（标准状况下）O2时，O的化合价从0降低到－2价，消耗1.12 LO2，即0.05mol，转移的电子数为0.05mol×2×2=0.2mol电子；在同一个电路中，各极转移的电子数相同，乙装置中b极生成Ag单质，根据电极方程式，转移0. 2mol电子，生成0.2molAg，其质量为0.2mol×108g·mol－1=21.6g。