Question

18．銅、銀均屬于重金屬，從銅銀合金廢料中回收銀并制備含銅化合物產品的工藝如圖：

（1）酸浸時反應的離子方程式為CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O．為提高酸浸時銅元素的浸出率及浸出速率，酸浸前應對渣料進行處理，其處理方法是將渣料粉碎．
（2）操作a是過濾．
（3）已知固體B中含有CuO和Al₂O₃，反應①的化學方程式為4CuO+2Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CuAlO₂+O₂↑．
（4）若殘渣A中含有b mol Ag，將該殘渣全部與足量的稀HNO₃置于某容器中進行反應，寫出反應的離子方程式3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO↑+2H₂O，為消除污染，可將反應中產生的氣體與VL（標準狀況）空氣混合通入水中，則V至少為28b（設空氣中氧的體積分數(shù)為0.2）．

Answer 1

分析 由工藝流程圖可知，廢料在空氣中熔煉時，Cu被氧化，濾渣中含有CuO及少量Ag，向濾渣中加入硫酸進行酸浸，CuO與硫酸反應，過濾得到硫酸銅溶液（含有硫酸），濾渣A為Ag；向濾液中加入硫酸鋁、氫氧化鈉，得到氫氧化鋁、氫氧化銅，灼燒中會得到CuO、Al₂O₃，二者反應得到CuAlO₂．
（1）用硫酸進行酸浸，CuO與硫酸反應生成硫酸銅與水；增大反應物接觸面積，能夠加快反應速率；
（2）分離固體與液體用到操作為過濾；
（3）依據圖中轉化關系可知：CuO和Al₂O₃，灼燒反應生成4CuAlO₂和O₂；
（4）Ag與稀硝酸反應生成硝酸銀、NO與水；為消除污染，應讓反應生成的NO、氧氣與水反應又得到硝酸，縱觀整個過程，Ag失去電子等于氧氣獲得電子，據此計算氧氣物質的量，再計算需要氧氣的體積，結合空氣中氧氣體積分數(shù)計算需要空氣體積．

解答 解：由工藝流程圖可知，廢料在空氣中熔煉時，Cu被氧化，濾渣中含有CuO及少量Ag，向濾渣中加入硫酸進行酸浸，CuO與硫酸反應，過濾得到硫酸銅溶液（含有硫酸），濾渣A為Ag；向濾液中加入硫酸鋁、氫氧化鈉，得到氫氧化鋁、氫氧化銅，灼燒中會得到CuO、Al₂O₃，二者反應得到CuAlO₂．
（1）CuO與硫酸反應生成硫酸銅與水，反應離子方程式：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；將渣料粉碎，增大接觸面積，加快反應速率；
故答案為：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；將渣料粉碎；
（2）操作a是分離互不相溶的液體與固體，應是過濾，故答案為：過濾；
（3）CuO和Al₂O₃，灼燒反應生成4CuAlO₂和O₂，方程式為：4CuO+2Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CuAlO₂+O₂↑，故答案為：4CuO+2Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CuAlO₂+O₂↑；
（4）Ag與稀硝酸反應生成硝酸銀、NO與水，反應的離子方程式為：3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO↑+2H₂O；反應生成的NO、氧氣與水反應又得到硝酸，縱觀整個過程，Ag失去電子等于氧氣獲得電子，故消耗氧氣物質的量為$\frac{bmol×1}{4}$=0.25bmol，標況下需要氧氣的體積為0.25bmol×22.4L/mol=5.6bL，需要空氣的體積為5.6b L÷20%=28b L，
故答案為：3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO↑+2H₂O；28b．

點評 本題以從廢料中回收銀并制備銅化工產品載體，考查化學工藝流程、物質分離提純、電解原理、氧化還原反應配平與計算，明確流程圖中物質之間的轉化關系，把握氧化還原反應中電子轉移守恒規(guī)律是解題關鍵，題目難度中等．