Question

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受热易分解成对应的氧化物，且开始分解的温度分别为450℃和80℃）

（1）写出渣料与稀硫酸反应的化学方程式：________________________。

（2）固体混合物A的组成为              、                。

（3）操作A的名称为_______________。

（4）若银铜合金中铜的质量分数为64%，理论上5.0 kg废料中的铜可完全转化为    mol CuAlO₂，至少需要1.0 mol•L^—1的Al₂(SO₄)₃溶液            L。

（5）CuSO₄溶液也可用于制备胆矾晶体，其基本操作是           、            、过滤、干燥。

Answer

（1）CuO+H2SO4＝CuSO4+H2O（2分）

（2）Al(OH)3（2分）；CuO（2分）

（3）过滤（1分）（4）50（2分）25（2分）

（5）蒸发浓缩、冷却结晶（2分）

【解析】

试题分析：（1）滤渣中含有氧化铜，与稀硫酸反应的方程式为CuO + H2SO4 ＝CuSO4 + H2O；

（2）CuAlO2中氧为—2价，铝为+3价，则铜为+1价，因此其化学式也可以写为Cu2O•Al2O3，相当于氧化亚铜和氧化铝按物质的量之比为1∶1熔合在一起，由此逆推，固体B的主要成分是物质的量之比为1∶1的Al(OH)3和CuO，即固体混合物A的组成为Al(OH)3、CuO；

（3）操作A是分离不溶性固体和液体的方法，属于过滤；

（4）5.0kg=5.0×103g，银铜合金废料中铜的质量为5.0×103g×64%＝3200g，铜元素的相对原子质量为64，由m/M=n可求铜的物质的量为3200g÷64g/mol=50mol，根据铜守恒可得转化关系式：Cu～CuAlO2，其中CuAlO2与Cu的物质的量之比等于系数之比，则铜完全转化可以变为50mol CuAlO2；根据铝守恒可得转化关系式：Al2(SO4)3～2CuAlO2，其中Al2(SO4)3与CuAlO2的物质的量之比等于系数之比，则至少需要25mol Al2(SO4)3；由V=n/c可求至少需要硫酸铝溶液的体积为25mol÷1.0mol/L=25L；

（5）胆矾的化学式为CuSO4•5H2O，是硫酸铜溶液结晶析出的结晶水化合物，根据混合物分离和提纯的方法推断，从硫酸铜溶液中得到胆矾的基本操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥。

【考点定位】考查物质制备工艺流程图分析

【名师点睛】本题考查的知识点是Ag、Cu、Al、N等元素的相关化合物性质，物质的量、摩尔质量、质量、物质的量浓度等概念，质量守恒定律、物质的量、质量、物质的量浓度之间的相互关系进行有关计算，基本实验操作等知识，以从切割废料中回收银并制备，铜化工产品的工艺为背景，结合给出的工艺流程图进行设问，考查了学生应用基础知识解决化学问题的能力。流程题的解题思路为：明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点。