問題詳情:
Pd/A12O3是常見的汽車尾氣催化劑。一種從廢Pd/A12O3奈米催化劑(主要成分及含量:Pd0.3%,γ-A12O392.8%,其他雜質6.0%)中回收金屬Pd的工藝:
已知:γ-Al2O3能與*反應,α-A12O3不與*反應。
回答下列問題:
(1)“預處理”時,γ-A12O3經焙燒轉化為α-A12O3,該*作的主要目的是_________。
(2)“*浸”時,Pd轉化為PdCl42-,其離子方程式為_________。
(3)“濾液①”和“濾液②”中都含有的主要溶質有_________(填化學式)。
(4)“粗Pd”溶解時,可用稀HNO3替代NaClO3,但缺點是_________。兩者相比,_________(填化學式)的氧化效率更高(氧化效率以單位質量得到的電子數表示)。
(5)“沉澱”時,轉化為沉澱,其化學方程式為_________。
(6)**條件下,BrO3-能在負載Pd/A12O3奈米催化劑的電極表面快速轉化為Br-。
①發生上述轉化反應的電極應接電源的_________極(填“正”或“負”);
②研究表明,電流密度越大,電催化效率越高;但當電流密度過大時,該電極會發生副反應生成_________填化學式)。
【回答】
有利於Pd與Al2O3的分離 3Pd+ClO3-+6H++11Cl-=3PdCl42-+3H2O AlCl3 對環境產生較大汙染(或耗*量大、或腐蝕*強、或氧化效率低) NaClO3
負 H2
【分析】
廢Pd/A12O3奈米催化劑(主要成分及含量:Pd 0.3%,γ-A12O3 92.8%,其他雜質6.0%)進行預處理,廢催化劑進行焙燒,使大量的γ-A12O3經焙燒轉化為α-A12O3,處理後,加入足量鹽*和NaClO3進行*浸和氧化處理,Pd轉化為PdCl42-,γ-A12O3轉化為Al3+後過濾,發生的離子反應為:3Pd+ClO3-+6H++11Cl-=3PdCl42-+3H2O,A12O3+6H+=2Al3++ 3H2O,α-A12O3不與*反應,對*浸後的溶液過濾,α-A12O3以濾渣的形式除去,得到含有PdCl42-、Al3+的濾液,向濾液中加入過量的Al單質,將PdCl42-置換為Pb單質,在進行過濾,得到主要含有Al3+、Cl-的濾液①,得到的固體主要含有Pb和過量的Al單質,再加入鹽*將過量的單質Al除去,再次過濾,得到主要含有Al3+、Cl-、H+的濾液②和粗Pd,向粗Pd中再次加入鹽*和NaClO3,將Pd溶解轉化為PdCl42-,向得到的溶液中加入氨水,將PdCl42-轉化為,再加入鹽*,使轉化為沉澱,過濾後,對進行焙燒生成高純度的Pd單質,據此分析解答。
【詳解】
(1)由於α-A12O3不與*反應,“預處理”時,γ-A12O3經焙燒轉化為α-A12O3,該*作的主要目的是將大量的A12O3在*浸時以沉澱的形式除去,有利於Pd與Al2O3的分離;
(2)根據分析,“*浸”時,Pd轉化為PdCl42-,其離子方程式為3Pd+ClO3-+6H++11Cl-=3PdCl42-+3H2O;
(3)根據分析“濾液①”主要含有Al3+、Cl-,“濾液②”中主要含有Al3+、Cl-、H+,二者都含有的主要溶質有AlCl3;
(4)“粗Pd”溶解時,可用稀HNO3替代NaClO3,但缺點是使用**作氧化劑會生成氮氧化物,對環境產生較大汙染(或耗*量大、或腐蝕*強、或氧化效率低);63g**為1mol做氧化劑轉化為二氧化氮,轉移1mol電子,即1g**參與反應得到mol≈0.016mol的電子,106.5g NaClO3為1mol,做氧化劑轉化為PdCl42-,轉移6mol電子,即1g NaClO3參與反應得到mol≈0.056mol電子,兩者相比,NaClO3的氧化效率更高。
(5)“沉澱”時,轉化為沉澱,其化學方程式為+2HCl=↓+2NH4Cl;
(6) ①BrO3-能在負載Pd/A12O3奈米催化劑的電極表面快速轉化為Br-,溴元素的化合價降低,得電子,發生還原反應,負載Pd/A12O3奈米催化劑的電極作*極,電解池的*極與電源的負極相連;
②電流密度越大,電催化效率越高;**條件下,但當電流密度過大時,進入到*極的電子過多,多餘的電子來不及被BrO3-得到轉化為Br-,電解質溶液中的*離子會結合多餘的電子,則出現電極副反應:H++2e-=H2↑。
【點睛】
本題的難點為(6),由於電解池的電解液為**,有大量的*離子,電流密度過大,即進入到*極的電子數量過多,根據電解池*極陽離子放電順序,過多的電子首先會被*離子得到轉化為*氣。
知識點:**
題型:綜合題