题目

Pd/A12O3是常见的汽车尾气催化剂。一种从废Pd/A12O3纳米催化剂(主要成分及含量：Pd0.3%，γ-A12O392.8%，其他杂质6.0%)中回收金属Pd的工艺： 已知：γ-Al2O3能与酸反应，α-A12O3不与酸反应。 回答下列问题： (1)“预处理”时，γ-A12O3经焙烧转化为α-A12O3，该操作的主要目的是_________。 (2)“酸浸”时，Pd转化为PdCl42-，其离子方程式为_________。 (3)“滤液①”和“滤液②”中都含有的主要溶质有_________(填化学式)。 (4)“粗Pd”溶解时，可用稀HNO3替代NaClO3，但缺点是_________。两者相比，_________(填化学式)的氧化效率更高(氧化效率以单位质量得到的电子数表示)。 (5)“沉淀”时，转化为沉淀，其化学方程式为_________。 (6)酸性条件下，BrO3-能在负载Pd/A12O3纳米催化剂的电极表面快速转化为Br-。 ①发生上述转化反应的电极应接电源的_________极(填“正”或“负”)； ②研究表明，电流密度越大，电催化效率越高；但当电流密度过大时，该电极会发生副反应生成_________填化学式)。 答案：有利于Pd与Al2O3的分离    3Pd＋ClO3-＋6H+＋11Cl-＝3PdCl42-＋3H2O    AlCl3    对环境产生较大污染(或耗酸量大、或腐蚀性强、或氧化效率低)    NaClO3        负    H2    【分析】 废Pd/A12O3纳米催化剂(主要成分及含量：Pd 0.3%，γ-A12O3 92.8%，其他杂质6.0%)进行预处理，废催化剂进行焙烧，使大量的γ-A12O3经焙烧转化为α-A12O3，处理后，加入足量盐酸和NaClO3进行酸浸和氧化处理，Pd转化为PdCl42-，γ-A12O3转化为Al3+后过滤，发生的离子反应为：3Pd＋ClO3-＋6H+＋11Cl-＝3PdCl42-＋3H2O，A12O3+6H+=2Al3++ 3H2O，α-A12O3不与酸反应，对酸浸后的溶液过滤，α-A12O3以滤渣的形式除去，得到含有PdCl42-、Al3+的滤液，向滤液中加入过量的Al单质，将PdCl42-置换为Pb单质，在进行过滤，得到主要含有Al3+、Cl-的滤液①，得到的固体主要含有Pb和过量的Al单质，再加入盐酸将过量的单质Al除去，再次过滤，得到主要含有Al3+、Cl-、H+的滤液②和粗Pd，向粗Pd中再次加入盐酸和NaClO3，将Pd溶解转化为PdCl42-，向得到的溶液中加入氨水，将PdCl42-转化为，再加入盐酸，使转化为沉淀，过滤后，对进行焙烧生成高纯度的Pd单质，据此分析解答。 【详解】 (1)由于α-A12O3不与酸反应，“预处理”时，γ-A12O3经焙烧转化为α-A12O3，该操作的主要目的是将大量的A12O3在酸浸时以沉淀的形式除去，有利于Pd与Al2O3的分离； (2)根据分析，“酸浸”时，Pd转化为PdCl42-，其离子方程式为3Pd＋ClO3-＋6H+＋11Cl-＝3PdCl42-＋3H2O； (3)根据分析“滤液①”主要含有Al3+、Cl-，“滤液②”中主要含有Al3+、Cl-、H+，二者都含有的主要溶质有AlCl3； (4)“粗Pd”溶解时，可用稀HNO3替代NaClO3，但缺点是使用硝酸作氧化剂会生成氮氧化物，对环境产生较大污染(或耗酸量大、或腐蚀性强、或氧化效率低)；63g硝酸为1mol做氧化剂转化为二氧化氮，转移1mol电子，即1g硝酸参与反应得到mol≈0.016mol的电子，106.5g NaClO3为1mol，做氧化剂转化为PdCl42-，转移6mol电子，即1g NaClO3参与反应得到mol≈0.056mol电子，两者相比，NaClO3的氧化效率更高。 (5)“沉淀”时，转化为沉淀，其化学方程式为＋2HCl＝↓＋2NH4Cl； (6) ①BrO3-能在负载Pd/A12O3纳米催化剂的电极表面快速转化为Br-，溴元素的化合价降低，得电子，发生还原反应，负载Pd/A12O3纳米催化剂的电极作阴极，电解池的阴极与电源的负极相连； ②电流密度越大，电催化效率越高；酸性条件下，但当电流密度过大时，进入到阴极的电子过多，多余的电子来不及被BrO3-得到转化为Br-，电解质溶液中的氢离子会结合多余的电子，则出现电极副反应：H++2e-=H2↑。 【点睛】 本题的难点为(6)，由于电解池的电解液为酸性，有大量的氢离子，电流密度过大，即进入到阴极的电子数量过多，根据电解池阴极阳离子放电顺序，过多的电子首先会被氢离子得到转化为氢气。

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