从银铜合金废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下:
已知:①铝元素在溶液中的存在形态与溶液pH的关系如右图所示。
②室温时,Cu(OH)2的溶度积Ksp=2.0×10-20,当溶液中某种离子浓度小于1.0×10-5mol/L时,认为该离子沉淀完全,。
③Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃。
请回答下列问题:
20.电解精炼银时,粗银做 极(填“阴”或“阳”),电解质选用________溶液,阴极电极反应为 。
21.在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量,使溶液的pH范围在 ,若控制不当,使NaOH过量可能会引起的反应的离子方程式为 。
22.煅烧过程中发生多步反应,写出最终生成CuAlO2的反应的化学方程式: 。
23.若银铜合金中铜的质量分数为64%,理论上1.0 kg废料中的铜可完全转化为CuAlO2,至少需要1.0 mol·L-1的Al2(SO4)3溶液 L。
阳;AgNO3;Ag++e-=Ag
电镀法精炼银时,粗银为阳极,精银为阴极,选用AgNO3作为电解质溶液,阳极上失电子变成离子进入溶液了:Ag-e-=Ag+,阴极银离子得到电子形成单质银:Ag++e-=Ag,
故答案为:阳;AgNO3;Ag++e-=Ag;
根据电解原理分析判断,电镀法精炼银时,粗银为阳极,精银为阴极;
电极反应式的书写
6.65-12; Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
未煮沸之前是Cu(OH)2和Al(OH)3,煮沸后Cu(OH)2分解产生氧化铜,可知B为Al(OH)3和CuO,在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量,使溶液的pH范围在铝离子和铜离子全部沉淀。氢氧化铝沉淀完全PH=12,室温时,Cu(OH)2的溶度积Ksp=2.0×10-20.(lg5=0.7),Cu2+全部沉淀时,,
,
,在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量,使溶液的pH范围在为:6.65-12,氢氧化铝显两性能与碱反应:Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,反应的离子方程式为:Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,
故答案为:6.65-12; Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O;
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;在硫酸铜溶液中加入硫酸铝、氢氧化钠,煮沸、过滤得到Al(OH)3和CuO,灼烧会得到CuO、Al2O3,二者煅烧可得到CuAlO2,
依据图象和溶度积常数计算铜离子和铝离子完全沉淀所需的PH,未煮沸之前是Cu(OH)2和Al(OH)3,Cu(OH)2分解的温度为80℃判断产物,根据氢氧化铝显两性能与碱反应;
溶度积常数计算
4CuO+2Al2O3=4CuAlO2+O2↑
反应前Cu为+2价,反应后为+1,化合价降低1,Al化合价没有变化,所以氧元素的化合价升高,生成氧气,反应前氧为-2价,反应后为0,化合价升高2,两者的最小公倍数是2,再根据原子守恒得:4CuO+2Al2O3=4CuAlO2+O2↑,
故答案为:4CuO+2Al2O3=4CuAlO2+O2↑;
Al(OH)3和CuO灼烧会得到CuO、Al2O3,二者煅烧可得到CuAlO2,根据化合价升降总数相等以及原子守恒来配平;
方程式的配平
5
由关系式:Cu~CuAlO2得,则CuAlO2为10.0mol,
由关系式:Al2(SO4)3~2CuAlO2得Al2(SO4)3=n(CuAlO2) =5.0mol,所以需要体积为
,
故答案为:5;
根据铜元素守恒建立关系式:Cu~CuAlO2来计算;根据铝元素守恒建立关系式:Al2(SO4)3~2CuAlO2来计算.
根据元素守恒找准关系式