利用工业废酸（含10%H2SO4）处理废弃氧化铜铝矿（含CuO、Al2O3及不溶性杂质，且杂质不参与反应）冶炼铝的

Question

利用工业废酸（含10%H2SO4）处理废弃氧化铜铝矿（含CuO、Al2O3及不溶性杂质，且杂质不参与反应）冶炼铝的主要流程如图1：已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH，见下表： 沉淀物 Fe（OH）3 Fe（OH）2 AlOH）3 开始沉淀 2.3 7.5 3.4 完全沉淀 3.2 9.7 4.4回答下列问题：（1）操作②中的离子方程式为______，操作⑤中生成沉淀的离子方程式为______．（2）操作③中加入过量的H2O2的目的是______．（3）若Z溶液pH=5（25°C），则溶液中c（NH4+）与c（SO42-）的大小关系为______．（4）Al-AgO池是一种新型电源，其原理如图2所示：该电池负极反应式为：______．（5）以熔融盐为电镀液可以在钢材表面镀铝，镀铝电解池中．金属铝为______极；镀铝后能防止钢材腐蚀，其原因是______．

Answer 1

该工艺流程原理为：氧化铜铝矿加入工业废酸，溶解氧化铜、氧化铝，加入过量铁粉，除去溶液中铜离子，过滤，滤渣中主要为Cu、Fe等，滤液X中含有铝离子、亚铁离子，再加入过氧化氢，将亚铁离子氧化为铁离子，通过调节PH值，使铁离子转化为氢氧化铁而除去，溶液Y含有铝离子等，加入氨水，将铝离子转化为氢氧化铝沉淀，加热分解得氧化铝，电解氧化铝生成金属铝，溶液Z主要含有硫酸铵，
（1）由工艺流程可知，操作②是Fe与Cu²⁺反应，反应离子方程式为：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，
操作⑤是铝离子与氨水反应生成氢氧化铝，反应离子方程式为：Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案为：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（2）加入过氧化氢，将亚铁离子氧化为铁离子，通过调节PH值，使铁离子转化为氢氧化铁而除去，
故答案为：加入过氧化氢，将亚铁离子氧化为铁离子，利于与Al³⁺分离；
（3）硫酸铵溶液中铵根离子水解，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-），
故答案为：c（SO₄^2-）＜（c（NH₄⁺）＜2c（SO₄^2-）；
（4）Al为负极，在碱性条件下放电生成AlO₂^-、H₂O，负极电极反应式为：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；
（5）电镀池中镀层金属作阳极，镀层金属作阳极，故在钢材表面镀铝，镀铝电解池中，金属铝为阳极，
在空气中铝表面能形成一层致密的氧化膜，从而保护钢材不被腐蚀，
故答案为：阳；在空气中铝表面能形成一层致密的氧化膜，从而保护钢材不被腐蚀．