Question

利用工業(yè)廢酸（含10%H₂SO₄）處理廢棄氧化銅鋁礦（含CuO、Al₂O₃及不溶性雜質(zhì)，且雜質(zhì)不參與反應(yīng)）冶煉鋁的主要流程如圖1：
已知：部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH，見下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	AlOH）3
開始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

回答下列問題：
（1）操作②中的離子方程式為______，操作⑤中生成沉淀的離子方程式為______．
（2）操作③中加入過量的H₂O₂的目的是______．
（3）若Z溶液pH=5（25°C），則溶液中c（NH₄⁺）與c（SO₄^2-）的大小關(guān)系為______．．
（4）Al-AgO池是一種新型電源，其原理如圖2所示：該電池負(fù)極反應(yīng)式為：______．
（5）以熔融鹽為電鍍液可以在鋼材表面鍍鋁，鍍鋁電解池中．金屬鋁為______極；鍍鋁后能防止鋼材腐蝕，其原因是______．

Answer 1

解：該工藝流程原理為：氧化銅鋁礦加入工業(yè)廢酸，溶解氧化銅、氧化鋁，加入過量鐵粉，除去溶液中銅離子，過濾，濾渣中主要為Cu、Fe等，濾液X中含有鋁離子、亞鐵離子，再加入過氧化氫，將亞鐵離子氧化為鐵離子，通過調(diào)節(jié)PH值，使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵而除去，溶液Y含有鋁離子等，加入氨水，將鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，加熱分解得氧化鋁，電解氧化鋁生成金屬鋁，溶液Z主要含有硫酸銨，
（1）由工藝流程可知，操作②是Fe與Cu²⁺反應(yīng)，反應(yīng)離子方程式為：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，
操作⑤是鋁離子與氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁，反應(yīng)離子方程式為：Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（2）加入過氧化氫，將亞鐵離子氧化為鐵離子，通過調(diào)節(jié)PH值，使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵而除去，
故答案為：加入過氧化氫，將亞鐵離子氧化為鐵離子，利于與Al³⁺分離；
（3）硫酸銨溶液中銨根離子水解，溶液呈酸性，故c（NH₄⁺）＜2c（SO₄^2-），但水解程度不大，所以c（SO₄^2-）＜c（NH₄⁺），故c（SO₄^2-）＜（c（NH₄⁺）＜2c（SO₄^2-），
故答案為：c（SO₄^2-）＜（c（NH₄⁺）＜2c（SO₄^2-）；
（4）Al為負(fù)極，在堿性條件下放電生成AlO₂^-、H₂O，負(fù)極電極反應(yīng)式為：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；
（5）電鍍池中鍍層金屬作陽極，鍍層金屬作陽極，故在鋼材表面鍍鋁，鍍鋁電解池中，金屬鋁為陽極，
在空氣中鋁表面能形成一層致密的氧化膜，從而保護(hù)鋼材不被腐蝕，
故答案為：陽；在空氣中鋁表面能形成一層致密的氧化膜，從而保護(hù)鋼材不被腐蝕．
分析：該工藝流程原理為：氧化銅鋁礦加入工業(yè)廢酸，溶解氧化銅、氧化鋁，加入過量鐵粉，除去溶液中銅離子，過濾，濾渣中主要為Cu、Fe等，濾液X中含有鋁離子、亞鐵離子，再加入過氧化氫，將亞鐵離子氧化為鐵離子，通過調(diào)節(jié)PH值，使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵而除去，溶液Y含有鋁離子等，加入氨水，將鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，加熱分解得氧化鋁，電解氧化鋁生成金屬鋁，溶液Z主要含有硫酸銨，
（1）由工藝流程可知，操作②是Fe與Cu²⁺反應(yīng)；操作⑤是鋁離子與氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁；
（2）加入過氧化氫，將亞鐵離子氧化為鐵離子，便于與鋁離子分離；
（3）銨根離子水解，溶液呈酸性，但水解程度不大，據(jù)此判斷；
（4）Al為負(fù)極，在堿性條件下放電生成AlO₂^-、H₂O；
（5）電鍍池中鍍層金屬作陽極，鍍層金屬作陽極；
在空氣中鋁表面能形成一層致密的氧化膜，從而保護(hù)鋼材不被腐蝕．
點(diǎn)評(píng)：本題以冶煉鋁為載體，考查學(xué)生對(duì)工藝流程的理解、對(duì)操作的分析評(píng)價(jià)、鹽類水解、原電池、電解池等，理解工藝流程是關(guān)鍵，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合考查，難度中等．