【題目】Pd/A12O3是常見的汽車尾氣催化劑。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)6.0%)中回收金屬Pd的工藝:

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

回答下列問題:

(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PdCl42-,其離子方程式為_________

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

(4)“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-。

發(fā)生上述轉(zhuǎn)化反應(yīng)的電極應(yīng)接電源的_________(負(fù)”)

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

【答案】有利于PdAl2O3的分離 3PdClO3-6H+11Cl3PdCl42-3H2O 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]Cl22HCl[Pd(NH3)2]Cl22NH4Cl 負(fù) H2

【解析】

Pd/A12O3納米催化劑(主要成分及含量:Pd 0.3%,γ-A12O3 92.8%,其他雜質(zhì)6.0%)進(jìn)行預(yù)處理,廢催化劑進(jìn)行焙燒,使大量的γ-A12O3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PdCl42-,γ-A12O3轉(zhuǎn)化為Al3+后過濾,發(fā)生的離子反應(yīng)為:3PdClO3-6H+11Cl3PdCl42-3H2O,A12O3+6H+=2Al3++ 3H2O,α-A12O3不與酸反應(yīng),對(duì)酸浸后的溶液過濾,α-A12O3以濾渣的形式除去,得到含有PdCl42-Al3+的濾液,向?yàn)V液中加入過量的Al單質(zhì),將PdCl42-置換為Pb單質(zhì),在進(jìn)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(zhì),再加入鹽酸將過量的單質(zhì)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中再次加入鹽酸和NaClO3,將Pd溶解轉(zhuǎn)化為PdCl42-,向得到的溶液中加入氨水,將PdCl42-轉(zhuǎn)化為[Pd(NH3)4]2+,再加入鹽酸,使[Pd(NH3)4]2+轉(zhuǎn)化為[Pd(NH3)2]Cl2沉淀,過濾后,對(duì)[Pd(NH3)2]Cl2進(jìn)行焙燒生成高純度的Pd單質(zhì),據(jù)此分析解答。

(1)由于α-A12O3不與酸反應(yīng),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將大量的A12O3在酸浸時(shí)以沉淀的形式除去,有利于PdAl2O3的分離;

(2)根據(jù)分析,酸浸時(shí),Pd轉(zhuǎn)化為PdCl42-,其離子方程式為3PdClO3-6H+11Cl3PdCl42-3H2O;

(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;

(4)“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mol≈0.016mol的電子,106.5g NaClO31mol,做氧化劑轉(zhuǎn)化為PdCl42-,轉(zhuǎn)移6mol電子,即1g NaClO3參與反應(yīng)得到mol≈0.056mol電子,兩者相比,NaClO3的氧化效率更高。

(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[Pd(NH3)4]Cl22HCl[Pd(NH3)2]Cl22NH4Cl;

(6) 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-,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/A12O3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;

②電流密度越大,電催化效率越高;酸性條件下,但當(dāng)電流密度過大時(shí),進(jìn)入到陰極的電子過多,多余的電子來(lái)不及被BrO3-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):H++2e-=H2

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】某同學(xué)在做濃硫酸與銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)過程中,觀察到銅片表面變黑,于是對(duì)黑色物質(zhì)的組成進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

1)用如右圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)1。(加熱和夾持儀器已略去)

實(shí)驗(yàn)1:銅片與濃硫酸反應(yīng)

操作

現(xiàn)象

加熱到120℃~250℃

銅片表面變黑,有大量氣體產(chǎn)生,形成墨綠色濁液

繼續(xù)加熱至338℃

銅片上黑色消失,瓶中出現(xiàn)白霧,溶液略帶藍(lán)色,瓶底部有較多灰白色沉淀

①裝置B的作用是________;裝置C中盛放的試劑是_______。

②為證明A裝置中灰白色沉淀的主要成分為硫酸銅,實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象是___________。

2)探究實(shí)驗(yàn)1120℃~250℃時(shí)所得黑色固體的成分。

【提出猜想】黑色固體中可能含有CuOCuS、Cu2S中的一種或幾種。

【查閱資料】

資料1:亞鐵氰化鉀[K4Fe(CN6]Cu2+的靈敏檢測(cè)劑,向含有Cu2+的溶液中滴加亞鐵氰化鉀溶液,生成紅棕色沉淀。

資料2

CuS

Cu2S

黑色結(jié)晶或粉末

灰黑色結(jié)晶或粉末

難溶于稀硫酸;可溶于硝酸;微溶于濃氨水或熱的濃鹽酸

難溶于稀硫酸和濃鹽酸;可溶于硝酸;微溶于濃氨水

【設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)】

實(shí)驗(yàn)2.探究黑色固體中是否含CuO

操作

現(xiàn)象

i.取表面附著黑色固體的銅片5片,用清水洗干凈,放入盛有10mL試劑A的小燒杯中,攪拌

黑色表層脫落,露出光亮的銅片

ii.取出銅片,待黑色沉淀沉降

上層溶液澄清、無(wú)色

①試劑A_________。

②甲認(rèn)為ii中溶液無(wú)色有可能是Cu2+濃度太小,于是補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了溶液中不含Cu2+,補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象是______。

實(shí)驗(yàn)3.探究黑色固體中是否含CuS、Cu2S

操作

現(xiàn)象

i.取實(shí)驗(yàn)2中黑色固體少許,加入適量濃氨水,振蕩后靜置

有固體剩余,固液分界線附近的溶液呈淺藍(lán)色

ii.另取實(shí)驗(yàn)2中黑色固體少許,加入適量濃鹽酸,微熱后靜置

有固體剩余,溶液變成淺綠色

【獲得結(jié)論】由實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3可得到的結(jié)論是:實(shí)驗(yàn)1中,120℃~250℃時(shí)所得黑色固體中_______。

【實(shí)驗(yàn)反思】

分析實(shí)驗(yàn)1338℃時(shí)產(chǎn)生現(xiàn)象的原因,同學(xué)們認(rèn)為是較低溫度時(shí)產(chǎn)生的黑色固體與熱的濃硫酸進(jìn)一步反應(yīng)造成。已知反應(yīng)的含硫產(chǎn)物除無(wú)水硫酸銅外還有二氧化硫,則黑色固體消失時(shí)可能發(fā)生的所有反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】合成氨工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義。對(duì)于密閉容器中的反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g),673 K、30 MPa下,n(NH3)n(H2)隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示。下列敘述正確的是

A.點(diǎn)c處反應(yīng)達(dá)到平衡

B.點(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大

C.點(diǎn)dt1時(shí)刻)和點(diǎn)et2時(shí)刻)處nN2)不一樣

D.點(diǎn)dt1時(shí)刻)和點(diǎn)et2時(shí)刻)處正逆速率不相等。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】新鮮水果、蔬菜、乳制品中富含的維生素C具有明顯的抗衰老作用,但易被空氣氧化。某課外小組利用碘滴定法測(cè)某橙汁中維生素C的含量,其化學(xué)方程式為

下列說法正確的是( )

A. 上述反應(yīng)為取代反應(yīng) B. 脫氫維生素C的分子式為C6H5O6

C. 滴定時(shí)應(yīng)劇烈振蕩錐形瓶 D. 滴定時(shí)可用淀粉溶液作指示劑

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】0.2 LNaCl溶液、MgCl2溶液、CuCl2溶液組成的混合溶液中,部分離子的濃度如圖所示。

(1)混合液中,NaCl的物質(zhì)的量為_______mol,MgCl2的質(zhì)量為_______g。

(2)該混合溶液中CuCl2的物質(zhì)的量濃度為_____molL1,將該混合溶液加水稀釋至體積為1 L,稀釋后溶液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為_______molL1

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】硅是制作光伏電池的關(guān)鍵材料。在Si晶體中摻雜不同種類的元素,可形成多電子的n型或缺電子的p型半導(dǎo)體。n型和p型半導(dǎo)體相互疊加形成p-n結(jié),此時(shí)自由電子發(fā)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),在交界面處形成電場(chǎng)。下列說法正確的是

A.1molSi晶體中含有的Si-Si鍵數(shù)目為4NA

B.若在Si晶體中摻入P元素,可得n型半導(dǎo)體

C.p-n結(jié)中,n型一側(cè)帶負(fù)電,p型一側(cè)帶正電

D.光伏電池的能量轉(zhuǎn)化形式為:光能→化學(xué)能→電能

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組為確定一種從煤中提取的液態(tài)烴X的結(jié)構(gòu),對(duì)其進(jìn)行探究。

步驟一:這種碳?xì)浠衔镎魵馔ㄟ^熱的氧化銅(催化劑),氧化成二氧化碳和水,再用裝有無(wú)水氯化鈣和固體氫氧化鈉的吸收管完全吸收。2.12g有機(jī)物X的蒸氣氧化產(chǎn)生7.04g二氧化碳和1.80g水。

步驟二:通過儀器分析得知X的相對(duì)分子質(zhì)量為106

步驟三:用核磁共振儀測(cè)出X1H核磁共振譜有2個(gè)峰,其面積之比為2∶3。如圖。

步驟四:利用紅外光譜儀測(cè)得X分子的紅外光譜如圖

試填空:

1X的分子式為________;X的名稱為 。

2)步驟二中的儀器分析方法稱為________

3)寫出X與足量濃硝酸和濃硫酸混合物反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。

4)寫出X符合下列條件的同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 。

芳香烴 苯環(huán)上一氯代物有三種

5X以醋酸為溶劑在催化劑作用下用氧氣氧化得到另一種重要的化工原料PTA,查閱資料得知PTA的溶解度:25 ℃時(shí)0.25 g50 ℃時(shí)0.97 g、95 ℃時(shí)7.17 g。得到的粗產(chǎn)品中有部分不溶性雜質(zhì),請(qǐng)簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)室中提純PTA的實(shí)驗(yàn)方案: 。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】符合如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系,且當(dāng)X、Y、Z的物質(zhì)的量相等時(shí),存在焓變H=H1+H2。滿足上述條件的X、Y可能是

C、CO S、SO2 Na、Na2O AlCl3、Al(OH)3 Fe、Fe(NO3)2 NaOH、Na2CO3

A. ①④⑤ B. ①②③ C. ①③④ D. ①③④⑤⑥

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展,SO2煙氣的排放量急劇增加。將SO2還原為硫磺是目前煙氣脫硫研究的熱點(diǎn)。根據(jù)SO2的反應(yīng)狀態(tài),將SO2還原法分為氣相還原法和液相還原法。

Ⅰ.氣相還原法固體還原劑直接還原法

固體還原劑直接還原法是指在一定溫度下(200℃300℃)將SO2煙氣通過固體還原劑,使SO2中的氧原子轉(zhuǎn)移到固體還原劑上,從而實(shí)現(xiàn)SO2的還原,其流程如下:

1)再生塔中生成的物質(zhì)______(填化學(xué)式)可在流程中循環(huán)使用。

2)脫硫塔中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。脫硫過程中,當(dāng)產(chǎn)生48g單質(zhì)S2時(shí),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為______mol

Ⅱ.液相還原法液相催化歧化制硫法

V.M Petrusevski等人用作為催化劑,在常溫下,將NaHSO3進(jìn)行液相催化回收硫磺的工藝如下:

3)下列儀器中,操作時(shí)不需要用到的是______(填標(biāo)號(hào))。

a. b. c. d.

4催化NaHSO3的反應(yīng)過程為①_________(用離子方程式表示);②。

5)液相催化歧化制硫法具有反應(yīng)條件溫和、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),然而其缺點(diǎn)是硫磺的回收率不會(huì)高于______%(保留1位小數(shù))。

6)若采用Na2S溶液作為堿鹽吸收液,隨著吸收液pH的變化,會(huì)生成二次污染物______(填化學(xué)式)。

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