Question

18．铜、银均属于重金属，从铜银合金废料中回收银并制备含铜化合物产品的工艺如图：

（1）酸浸时反应的离子方程式为CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O．为提高酸浸时铜元素的浸出率及浸出速率，酸浸前应对渣料进行处理，其处理方法是将渣料粉碎．
（2）操作a是过滤．
（3）已知固体B中含有CuO和Al₂O₃，反应①的化学方程式为4CuO+2Al₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4CuAlO₂+O₂↑．
（4）若残渣A中含有b mol Ag，将该残渣全部与足量的稀HNO₃置于某容器中进行反应，写出反应的离子方程式3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO↑+2H₂O，为消除污染，可将反应中产生的气体与VL（标准状况）空气混合通入水中，则V至少为28b（设空气中氧的体积分数为0.2）．

Answer 1

分析 由工艺流程图可知，废料在空气中熔炼时，Cu被氧化，滤渣中含有CuO及少量Ag，向滤渣中加入硫酸进行酸浸，CuO与硫酸反应，过滤得到硫酸铜溶液（含有硫酸），滤渣A为Ag；向滤液中加入硫酸铝、氢氧化钠，得到氢氧化铝、氢氧化铜，灼烧中会得到CuO、Al₂O₃，二者反应得到CuAlO₂．
（1）用硫酸进行酸浸，CuO与硫酸反应生成硫酸铜与水；增大反应物接触面积，能够加快反应速率；
（2）分离固体与液体用到操作为过滤；
（3）依据图中转化关系可知：CuO和Al₂O₃，灼烧反应生成4CuAlO₂和O₂；
（4）Ag与稀硝酸反应生成硝酸银、NO与水；为消除污染，应让反应生成的NO、氧气与水反应又得到硝酸，纵观整个过程，Ag失去电子等于氧气获得电子，据此计算氧气物质的量，再计算需要氧气的体积，结合空气中氧气体积分数计算需要空气体积．

解答 解：由工艺流程图可知，废料在空气中熔炼时，Cu被氧化，滤渣中含有CuO及少量Ag，向滤渣中加入硫酸进行酸浸，CuO与硫酸反应，过滤得到硫酸铜溶液（含有硫酸），滤渣A为Ag；向滤液中加入硫酸铝、氢氧化钠，得到氢氧化铝、氢氧化铜，灼烧中会得到CuO、Al₂O₃，二者反应得到CuAlO₂．
（1）CuO与硫酸反应生成硫酸铜与水，反应离子方程式：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；将渣料粉碎，增大接触面积，加快反应速率；
故答案为：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；将渣料粉碎；
（2）操作a是分离互不相溶的液体与固体，应是过滤，故答案为：过滤；
（3）CuO和Al₂O₃，灼烧反应生成4CuAlO₂和O₂，方程式为：4CuO+2Al₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4CuAlO₂+O₂↑，故答案为：4CuO+2Al₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4CuAlO₂+O₂↑；
（4）Ag与稀硝酸反应生成硝酸银、NO与水，反应的离子方程式为：3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO↑+2H₂O；反应生成的NO、氧气与水反应又得到硝酸，纵观整个过程，Ag失去电子等于氧气获得电子，故消耗氧气物质的量为$\frac{bmol×1}{4}$=0.25bmol，标况下需要氧气的体积为0.25bmol×22.4L/mol=5.6bL，需要空气的体积为5.6b L÷20%=28b L，
故答案为：3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO↑+2H₂O；28b．

点评 本题以从废料中回收银并制备铜化工产品载体，考查化学工艺流程、物质分离提纯、电解原理、氧化还原反应配平与计算，明确流程图中物质之间的转化关系，把握氧化还原反应中电子转移守恒规律是解题关键，题目难度中等．