41 工艺流程（废物回收）（广东卷—32） 备战2014高考2013年全国高考化学母题全揭秘 WORD版含解析.doc

母题四十一：工艺流程（废物回收）【母题来源】广东卷—32【母题原题】（15分）银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：（注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃）（1）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。（2）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，则因过量引起的反应的离子方程式为。（3）完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：CuO+Al2O3CuAlO2+↑。（4）若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为molCuAlO2，至少需要1.0mol•L—1的Al2(SO4)3溶液L。（5）CuSO4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是、过滤、洗涤和干燥。【试题解析】（1）电解精炼银与教材中电解精炼铜类似，纯银作阴极，粗银作阳极，硝酸银溶液作电解液，Ag不是惰性电极，则阳极反应式为Ag—e－==Ag+，Ag+从阳极区定向移动到阴极，阴极反应式为Ag++e－==Ag；由教材中Cu+O2CuO、2Ag2O4Ag+O2↑可知，银铜合金废料在空气中熔炼时，铜被氧化为氧化铜，较不活泼的银不能被氧化，由CuO是碱性氧化物、银是金属活动顺序表中氢后金属、稀硫酸是非氧化性酸可知，CuO+H2SO4==CuSO4+H2O，而Ag不溶于稀硫酸，则滤渣A的主要成分是Ag，由于稀硝酸是氧化性酸，能溶解银且产生无色气体，即3Ag+4HNO3(稀)===3AgNO3+NO↑+2H2O，无色的一氧化氮气体在空气迅速被氧化为红棕色的二氧化氮气体，即2NO+O2==2NO2；（2）图中CuSO4溶液中加入适量Al2(SO4)3溶液和稀NaOH时，生成等物质的量的Al(OH)3沉淀和Cu(OH)2沉淀，即CuSO4+2NaOH==Cu(OH)2↓+Na2SO4、Al2(SO4)3+6NaOH==2Al(OH)3↓+3Na2SO4，由于工艺流程图下注明Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃，悬浊液煮沸时的温度约为100℃，则煮沸时只有氢氧化铜完全分解为氧化铜和水，即Cu(OH)2CuO+H2O，氢氧化铝没有变为氧化铝和水，则过滤后所得固体B是等物质的量的Al(OH)3和CuO，滤液中溶质为Na2SO4；由于氢氧化铝是两性氢氧化物，NaOH是强碱，过量的NaOH能溶解部分或全部氢氧化铝，其离子方程式为Al(OH)3+OH－==AlO2－+2H2O，这必将导致目标产物产量的减少；图中在惰性气体中煅烧固体B的温度大于450℃，氢氧化铝可分解为氧化铝和水，即2Al(OH)3Al2O3+3H2O，CuO与Al2O3在高温下反应生成CuAlO2，由于CuAlO2中n(Cu)∶n(Al)=1∶1，由铜原子守恒、铝原子守恒逆向推断可知，固体B的主要成分是物质的量之比为1∶1的Al(OH)3和CuO、煮沸前n(CuSO4)∶n[Al2(SO4)3]∶n(CuSO4)=2∶1∶10；（3）由于目标产物CuAlO2中氧元素为—2价，铝元素为+3价，化合物中各元素化合价代数和为0，则铜元素为+1价；CuO与Al2O3在高温下反应生成CuAlO2时，铜元素由+2价降为+1价，铝元素化合价不变，由氧化还原反应的特征可知，该反应前后升价元素一定是氧，且其化合价由—2价升为相邻的0价，即该小题生成物中缺项的是O2；配平时根据化合价升降的最小公倍数法、观察法可得：4CuO+2Al2O34CuAlO2+O2↑；（4）该问实际上是物质的量在化学方程式计算中的应用，具体解答步骤如下：先根据单位进行换算，求银铜合金废料的质量为5.0kg=5.0×103g，再根据合金组成情况，求银铜合金废料中铜的质量为5.0×103g×63.5%，然后由m/M=n计算铜的物质的量，即n（Cu）=5.0×103g×63.5%÷63.5g/mol=50mol，接着由原料与目标产物中铜原子守恒可得如下关系式：Cu～CuAlO2，由关系式中CuAlO2与Cu的物质的量之比等于系数之比可知，理论上50mol铜完全可以转化为50molCuAlO2；紧接着由中间加入试剂与目标产物中铝原子守恒可得如下关系式：Al2(SO4)3～2CuAlO2，由Al2(SO4)3与CuAlO2的物质的量之比等于系数之比可知，理论上制备50molCuAlO2时至少需要25molAl2(SO4)3；最后由V=n/c计算至少需要1.0mol•L—1的Al2(SO4)3溶液的体积，即V[Al2(SO4)3(aq)]=25mol÷1.0mol/L=25L；（5）胆矾是硫酸铜溶液结晶析出的结晶水合物CuSO4•5H2O，CuSO4的