Question

【題目】Pd/A12O3是常見(jiàn)的汽車(chē)尾氣催化劑。一種從廢Pd/A12O3納米催化劑(主要成分及含量：Pd0.3%，γ-A12O392.8%，其他雜質(zhì)6.9%)中回收金屬Pd的工藝如圖：

已知：γ-Al2O3能與酸反應(yīng)，α-A12O3不與酸反應(yīng)。

回答下列問(wèn)題：

(1)“預(yù)處理”時(shí)，γ-A12O3經(jīng)焙燒轉(zhuǎn)化為α-A12O3，該操作的主要目的是___。

(2)“酸浸”時(shí)，Pd轉(zhuǎn)化為PdCl，其離子方程式為___。

(3)“濾液①”和“濾液②”中都含有的主要溶質(zhì)有___(填化學(xué)式)。

(4)“粗Pd”溶解時(shí)，可用稀HNO3替代NaClO3，但缺點(diǎn)是___。兩者相比，___(填化學(xué)式)的氧化效率更高(氧化效率以單位質(zhì)量得到的電子數(shù)表示)。

(5)“沉淀”時(shí)，[Pd(NH3)4]2+轉(zhuǎn)化為[Pd(NH3)2]Cl2沉淀，其化學(xué)方程式為___。

(6)酸性條件下，BrO3-能在負(fù)載Pd/A12O3納米催化劑的電極表面快速轉(zhuǎn)化為Br-。

①發(fā)生上述轉(zhuǎn)化反應(yīng)的電極應(yīng)接電源的___極(填“正”或“負(fù)”)；

②研究表明，電流密度越大，電催化效率越高；但當(dāng)電流密度過(guò)大時(shí)，該電極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)生成___(填化學(xué)式)。

Answer 1

【答案】利于Pd與Al2O3的分離(或“大大減少了酸用量”，或“避免酸浸時(shí)氧化鋁和酸發(fā)生反應(yīng)”) 3Pd++6H++11Cl-=3+3H2O AlCl3 對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大污染(或耗酸量大、或腐蝕性強(qiáng)、或氧化效率低) NaClO3 [Pd(NH3)4]Cl2+2HCl=[Pd(NH3)2]Cl2↓+2NH4Cl 負(fù) H2

【解析】

廢Pd/Al2O3納米催化劑進(jìn)行焙燒，使大量的γ-Al2O3經(jīng)焙燒轉(zhuǎn)化為α-A12O3，處理后，加入足量鹽酸和NaClO3進(jìn)行酸浸和氧化處理，Pd轉(zhuǎn)化為，γ-Al2O3轉(zhuǎn)化為Al3+后過(guò)濾，發(fā)生的離子反應(yīng)為：3Pd++6H++11Cl-=3+3H2O，Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，α-A12O3不與酸反應(yīng)，對(duì)酸浸后的溶液過(guò)濾，α-A12O3以濾渣的形式除去，得到含有、Al3+的濾液，向?yàn)V液中加入過(guò)量的Al單質(zhì)，將置換為Pb單質(zhì)，在進(jìn)行過(guò)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(guò)量的Al單質(zhì)，再加入鹽酸將過(guò)量的單質(zhì)Al除去，再次過(guò)濾，得到主要含有Al3+、Cl-、H+的濾液②和粗Pd，向粗Pd中再次加入鹽酸和NaClO3，將Pd溶解轉(zhuǎn)化為，向得到的溶液中加入氨水，將轉(zhuǎn)化為，再加入鹽酸，使轉(zhuǎn)化為[Pd(NH3)2]Cl2沉淀，過(guò)濾后，對(duì)[Pd(NH3)2]Cl2進(jìn)行焙燒生成高純度的Pd單質(zhì)，據(jù)此解答。

(1)由于α-A12O3不與酸反應(yīng)，“預(yù)處理”時(shí)，γ-Al2O3經(jīng)焙燒轉(zhuǎn)化為α-A12O3，該操作的主要目的是將大量的Al2O3在酸浸時(shí)以沉淀的形式除去，有利于Pd與Al2O3的分離，故答案為：有利于Pd與Al2O3的分離；

(2)根據(jù)分析，“酸浸”時(shí)，Pd轉(zhuǎn)化，其離子方程式為3Pd++6H++11Cl-=3+3H2O；

(3)根據(jù)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(zhì)有AlCl3，故答案為：AlCl3；

(4)“粗Pd”溶解時(shí)，可用稀HNO3替代NaClO3，但缺點(diǎn)是使用硝酸作氧化劑會(huì)生成氮氧化物，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大污染(或耗酸量大、或腐蝕性強(qiáng)、或氧化效率低)；63g硝酸為1mol做氧化劑轉(zhuǎn)化為二氧化氮，轉(zhuǎn)移1mol電子，即1g硝酸參與反應(yīng)得到的電子，106.5gNaClO3為1mol，做氧化劑轉(zhuǎn)化為，轉(zhuǎn)移6mol電子，即1gNaClO3參與反應(yīng)得到電子，兩者相比，NaClO3的氧化效率更高，故答案為：對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大污染(或耗酸量大、或腐蝕性強(qiáng)、或氧化效率低)；NaClO3；

(5)“沉淀”時(shí)，轉(zhuǎn)化為[Pd(NH3)2]Cl2沉淀，其化學(xué)方程式為[Pd(NH3)4]Cl2+2HCl=[Pd(NH3)2]Cl2↓+2NH4Cl；

(6)①BrO3-能在負(fù)載Pd/Al2O3納米催化劑的電極表面快速轉(zhuǎn)化為Br-，溴元素的化合價(jià)降低，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)載Pd/Al2O3納米催化劑的電極作陰極，電解池的陰極與電源的負(fù)極相連，故答案為：負(fù)；

②電流密度越大，電催化效率越高；酸性條件下，但當(dāng)電流密度過(guò)大時(shí)，進(jìn)入到陰極的電子過(guò)多，多余的電子來(lái)不及被得到轉(zhuǎn)化為Br-，電解質(zhì)溶液中的氫離子會(huì)結(jié)合多余的電子，則出現(xiàn)電極副反應(yīng)：2H++2e-=H2↑，故答案為：H2。