Question

【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6.9%)中回收金属Pd的工艺如图：

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PdCl，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，[Pd(NH3)4]2+转化为[Pd(NH3)2]Cl2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)。

Answer 1

【答案】利于Pd与Al2O3的分离(或“大大减少了酸用量”，或“避免酸浸时氧化铝和酸发生反应”) 3Pd++6H++11Cl-=3+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 [Pd(NH3)4]Cl2+2HCl=[Pd(NH3)2]Cl2↓+2NH4Cl 负 H2

【解析】

废Pd/Al2O3纳米催化剂进行焙烧，使大量的γ-Al2O3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，γ-Al2O3转化为Al3+后过滤，发生的离子反应为：3Pd++6H++11Cl-=3+3H2O，Al2O3+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、Al3+的滤液，向滤液中加入过量的Al单质，将置换为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，向得到的溶液中加入氨水，将转化为，再加入盐酸，使转化为[Pd(NH3)2]Cl2沉淀，过滤后，对[Pd(NH3)2]Cl2进行焙烧生成高纯度的Pd单质，据此解答。

(1)由于α-A12O3不与酸反应，“预处理”时，γ-Al2O3经焙烧转化为α-A12O3，该操作的主要目的是将大量的Al2O3在酸浸时以沉淀的形式除去，有利于Pd与Al2O3的分离，故答案为：有利于Pd与Al2O3的分离；

(2)根据分析，“酸浸”时，Pd转化，其离子方程式为3Pd++6H++11Cl-=3+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，故答案为：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硝酸参与反应得到的电子，106.5gNaClO3为1mol，做氧化剂转化为，转移6mol电子，即1gNaClO3参与反应得到电子，两者相比，NaClO3的氧化效率更高，故答案为：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；

(5)“沉淀”时，转化为[Pd(NH3)2]Cl2沉淀，其化学方程式为[Pd(NH3)4]Cl2+2HCl=[Pd(NH3)2]Cl2↓+2NH4Cl；

(6)①BrO3-能在负载Pd/Al2O3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/Al2O3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，故答案为：负；

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：2H++2e-=H2↑，故答案为：H2。