Question

Ag/a-Al₂O₃是石油化工的一種重要催化劑，其中Ag起催化作用，a-Al₂O₃是載體且不溶于硝酸．某實(shí)驗(yàn)室將該催化劑回收的流程如圖所示：

請完成下列問題：
（1）寫出反應(yīng)①的離子方程式

 

；α-Al₂O₃與普通Al₂O₃相比，不溶于酸的原因可能是

 

．
（2）寫出反應(yīng)③的化學(xué)方程式

 

；溶液I和溶液Ⅲ中溶質(zhì)的主要成分相同，請分析設(shè)計從溶液I轉(zhuǎn)化到溶液Ⅲ的目的是

 

．
（3）從溶液Ⅲ到AgNO₃晶體的操作為：在硝酸的氣氛中，

 

、

 

，過濾、洗滌、干燥，然后轉(zhuǎn)移至

 

的廣口瓶中保存．
（4）已知Ag/α-Al₂O₃中Ag的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計算Ag的回收率，還必須測量的數(shù)據(jù)為

 

和

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計題

分析：根據(jù)流程可知，由于α-Al₂O₃不溶于稀硝酸，Ag/a-Al₂O₃中加入稀硝酸后銀溶解生成硝酸銀進(jìn)入濾液Ⅰ，濾渣為α-Al₂O₃；向?yàn)V液Ⅰ中加入氯化鈉，反應(yīng)生成氯化銀沉淀，則固體A為AgCl；氯化銀與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)：6AgCl+Fe₂O₃=3Ag₂O+2FeCl₃，則固體B為Ag₂O，氧化銀與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銀，濾液Ⅲ為硝酸銀溶液，對濾液Ⅲ通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硝酸銀固體，
（1）銀與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銀、一氧化氮和水，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，據(jù)此判斷α-Al₂O₃不溶于稀硝酸原因；
（2）根據(jù)流程可知，氯化銀與氧化鐵反應(yīng)生成氧化銀和氯化鐵；溶液I中硝酸銀濃度較小，溶液Ⅲ中硝酸銀濃度較大，據(jù)此分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />（3）硝酸容易分解，銀離子容易水解，則需要在濃硝酸的氣氛中蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥從而得到硝酸銀固體；
（4）已知催化劑中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計算銀的回收率，還必須知道催化劑的質(zhì)量和硝酸銀的質(zhì)量．

解答： 解：根據(jù)流程可知，α-Al₂O₃不溶于稀硝酸，Ag/a-Al₂O₃中加入稀硝酸后銀溶解生成AgNO₃進(jìn)入濾液Ⅰ，濾渣為α-Al₂O₃；向?yàn)V液Ⅰ中加入NaCl，反應(yīng)生成AgCl沉淀，則固體A為AgCl；AgCl與Fe₂O₃發(fā)生反應(yīng)：6AgCl+Fe₂O₃=3Ag₂O+2FeCl₃，則固體B為Ag₂O，Ag₂O與稀硝酸反應(yīng)生成AgNO₃，濾液Ⅲ為AgNO₃溶液，對濾液Ⅲ通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到AgNO₃固體，
（1）Ag與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銀、一氧化氮和水，反應(yīng)的離子方程式為：3Ag+NO₃^-+4H⁺=NO↑+3Ag⁺+2H₂O；
不同結(jié)構(gòu)具有不同的性質(zhì)，α-Al₂O₃與普通Al₂O₃相比，不溶于酸的原因可能是α-Al₂O₃與普通Al₂O₃結(jié)構(gòu)不同，
故答案為：3Ag+NO₃^-+4H⁺=NO↑+3Ag⁺+2H₂O；α-Al₂O₃與普通Al₂O₃結(jié)構(gòu)不同；
（2）根據(jù)流程可知，氯化銀與氧化鐵反應(yīng)生成氯化鐵和氧化銀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：6AgCl+Fe₂O₃=3Ag₂O+2FeCl₃；
溶液I中硝酸銀濃度較小，溶液Ⅲ中硝酸銀濃度較大，所以從溶液I轉(zhuǎn)化到溶液Ⅲ的目的是除雜質(zhì)且富集AgNO₃，
故答案為：6AgCl+Fe₂O₃=3Ag₂O+2FeCl₃；去除雜質(zhì)且富集AgNO₃；
（3）從溶液Ⅲ到AgNO₃晶體的操作為：在硝酸的氣氛中蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，然后過濾、洗滌、干燥獲得硝酸銀固體；由于硝酸銀容易見光分解，需要避光保存，即：將硝酸銀保存在棕色廣口瓶中，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；避光或棕色；
（4）要計算Ag的回收率必須知道催化劑的質(zhì)量，再由所給Ag的質(zhì)量分?jǐn)?shù)求出Ag的質(zhì)量，另外要知道最后所得AgNO₃的質(zhì)量，
故答案為：催化劑的質(zhì)量；AgNO₃的質(zhì)量．

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法的綜合應(yīng)用，題目難度中等，正確理解題干流程、明確反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，注意掌握物質(zhì)分離、提純方法及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法的綜合應(yīng)用，試題有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/div>