Question

4．Ag/A1₂O₃催化劑在工業(yè)上具有廣泛用途．廢銀催化劑中銀的回收既可節(jié)約資源，又有較好的經濟效益．回收銀的簡化流程如圖所示（部分條件和試劑略）：

請回答下列問題：
（1）第Ⅰ步中，載體A1₂O₃不與稀硝酸反應．Ag和稀硝酸反應產生的氣體是NO．
（2）第Ⅱ步中，飽和食鹽水由工業(yè)食鹽水提純而得．除去工業(yè)食鹽水中的少量Na₂SO₄、MgC1₂、CaC1₂雜質，正確的操作順序是abdce（填字母編號）．
a．加入稍過量的NaOH溶液    b．加入稍過量的BaC1₂溶液    c．過濾
d．加入稍過量的Na₂CO₃溶液    e．加入適量鹽酸
（3）第III步中，加入氨水使沉淀溶解的離子方程式是AgCl+2NH₃•H₂O=[Ag（NH₃）₂]⁺+Cl^-+2H₂O．
（4）N₂H₄具有還原性，氧化產物為N₂．第IV步反應的產物除Ag和N₂外，還有的物質是NH₄Cl、NH₃（填化學式）．
（5）N₂H₄可用作火箭推進劑．已知：
N₂H₄（1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ/mol
2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-116kJ/mol
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183kJ/mol
N₂H₄和NO₂反應生成N₂和氣態(tài)H₂O的熱化學方程式是2N₂H₄（1）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135 kJ/mol．
（ 6）Ag可制備銀鋅紐扣電池正極材料Ag₂O₂，堿性條件下該電池的正極反應式是Ag₂O₂+2H₂O+4e^-=2Ag+4OH^-．
（7）若上述流程中第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ步銀的回收率均為90%，則處理以a kg含銀b%的廢銀催化劑，理論上需要加入N₂H₄的質量是5.4×l0^-4abkg．

Answer 1

分析 在Ag/A1₂O₃中加稀硝酸生成硝酸銀，過濾，在濾液中加飽和食鹽水，生成氯化銀沉淀，過濾，濾渣為AgCl，把AgCl溶解在氨水中，然后加N₂H₄還原得到Ag；
（1）Ag與稀硝酸反應生成硝酸銀和NO；
（2）除去工業(yè)食鹽水中的少量Na₂SO₄、MgC1₂、CaC1₂雜質，先加碳酸鈉、再加氯化鋇，NaOH可前可后，過濾后，然后加鹽酸；
（3）AgCl溶于氨水生成銀氨絡離子；
（4）銀氨溶液中加N₂H₄，N₂H₄具有還原性，氧化產物為N₂，還原產物為Ag，根據(jù)反應判斷產物；
（5）根據(jù)蓋斯定律把已知方程式轉化為目標方程式，然后計算反應熱；
（6）堿性條件下，Ag₂O₂在正極上得電子生成Ag和氫氧根離子；
（7）第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ步銀的回收率均為90%，則處理以a kg含銀b%的廢銀催化劑，則Ag的質量為a×b%×90%×90%×90%=7.29ab×10^-4kg，結合反應中物質之間的關系計算．

解答 解：在Ag/A1₂O₃中加稀硝酸生成硝酸銀，過濾，在濾液中加飽和食鹽水，生成氯化銀沉淀，過濾，濾渣為AgCl，把AgCl溶解在氨水中，然后加N₂H₄還原得到Ag；
（1）第Ⅰ步中，載體A1₂O₃不與稀硝酸反應，Ag與稀硝酸反應生成硝酸銀和NO；故答案為：NO；
（2）除去工業(yè)食鹽水中的少量Na₂SO₄、MgC1₂、CaC1₂雜質，先加碳酸鈉除去CaC1₂、再加氯化鋇除去Na₂SO₄和多余的碳酸鈉，NaOH用于除去MgC1₂可前可后，只有順序在過濾操作之前即可，過濾后，然后加鹽酸，所以操作順序為：abdce或badce或bdace；
故答案為：abdce或badce或bdace；
（3）AgCl溶于氨水生成銀氨絡離子，其反應的離子方程式為：AgCl+2NH₃•H₂O=[Ag（NH₃）₂]⁺+Cl^-+2H₂O；
故答案為：AgCl+2NH₃•H₂O=[Ag（NH₃）₂]⁺+Cl^-+2H₂O；
（4）銀氨溶液中加N₂H₄，N₂H₄具有還原性，氧化產物為N₂，還原產物為Ag，反應方程式為：4[Ag（NH₃）₂]Cl+N₂H₄=4Ag+N₂+4NH₄Cl+4NH₃，則產物除Ag和N₂外，還有的物質是NH₄Cl、NH₃；
故答案為：NH₄Cl、NH₃；
（5）N₂H₄（1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ/mol①
2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-116kJ/mol②
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183kJ/mol③
根據(jù)蓋斯定律：①×2-②-③得：2N₂H₄（1）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135 kJ/mol；
故答案為：2N₂H₄（1）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135 kJ/mol；
（6）堿性條件下，Ag₂O₂在正極上得電子生成Ag和氫氧根離子，其電極反應式為Ag₂O₂+2H₂O+4e^-=2Ag+4OH^-；
故答案為：Ag₂O₂+2H₂O+4e^-=2Ag+4OH^-；
（7）第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ步銀的回收率均為90%，則處理以a kg含銀b%的廢銀催化劑，則Ag的質量為a×b%×90%×90%×90%=7.29ab×10^-4kg，已知4[Ag（NH₃）₂]Cl+N₂H₄=4Ag+N₂+4NH₄Cl+4NH₃，
則 4Ag～～～～～～～～N₂H₄
 4×108              32
 7.29ab×10^-4kg      m（N₂H₄）
所以m（N₂H₄）=$\frac{7.29ab×1{0}^{-4}kg×32}{108×4}$=5.4×l0^-4abkg；
故答案為：5.4×l0^-4ab．

點評 本題主要考查了工藝流程圖、物質的性質、制備實驗方案的設計方法，題目難度較大，明確制備流程及相應的反應原理為解答關鍵，試題涉及的知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．