Question

15．Ag/α-Al₂O₃是石油化工的一種重要催化劑，其中Ag起催化作用，α-Al₂O₃是載體且不溶于HNO₃．如圖是回收該催化劑的一種流程．

（1）寫出反應①的離子方程式3Ag+NO₃^-+4H⁺=NO↑+3Ag⁺+2H₂O；α-Al₂O₃與普通Al₂O₃相比，不溶于酸的原因可能是α-Al₂O₃與普通Al₂O₃結構不同．
（2）寫出反應③的化學方程式6AgCl+Fe₂O₃=3Ag₂O+2FeCl₃；溶液I和溶液III中溶質的主要成分相同，從溶液I轉化到溶液III不僅可以除去雜質，還可以富集AgNO₃．
（3）從溶液III到AgNO₃晶體的操作為：在HNO₃（填化學式）的氣氛中，b（填下面選項中的字母），過濾、洗滌、干燥，然后轉移至e（填下面選項中的字母）中保存．
a、蒸發結晶 b、蒸發濃縮，冷卻結晶 c、無色廣口瓶 d、無色細口瓶 e、棕色廣口瓶 f、棕色細口瓶
（4）已知Ag/α-Al₂O₃中Ag的質量分數，計算Ag的回收率，還需要的測量的數據為催化劑的質量和AgNO₃的質量．

Answer 1

分析 根據流程可知，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入濾液Ⅰ，濾渣為α-Al₂O₃；向濾液Ⅰ中加入氯化鈉，反應生成氯化銀沉淀，則固體A為AgCl；氯化銀與氧化鐵發生反應：6AgCl+Fe₂O₃=3Ag₂O+2FeCl₃，則固體B為Ag₂O，氧化銀與稀硝酸反應生成硝酸銀，濾液Ⅲ為硝酸銀溶液，對濾液Ⅲ通過蒸發濃縮、冷卻結晶得到硝酸銀固體，
（1）銀與稀硝酸反應生成硝酸銀、一氧化氮和水，據此寫出反應的離子方程式；結構決定性質，據此判斷α-Al₂O₃不溶于稀硝酸原因；
（2）根據流程可知，氯化銀與氧化鐵反應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，據此分析實驗目的；
（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濃縮、冷卻結晶、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量分數，計算銀的回收率，還必須知道催化劑的質量和硝酸銀的質量．

解答 解：根據流程可知，α-Al₂O₃不溶于稀硝酸，Ag/a-Al₂O₃中加入稀硝酸后銀溶解生成AgNO₃進入濾液Ⅰ，濾渣為α-Al₂O₃；向濾液Ⅰ中加入NaCl，反應生成AgCl沉淀，則固體A為AgCl；AgCl與Fe₂O₃發生反應：6AgCl+Fe₂O₃=3Ag₂O+2FeCl₃，則固體B為Ag₂O，Ag₂O與稀硝酸反應生成AgNO₃，濾液Ⅲ為AgNO₃溶液，對濾液Ⅲ通過蒸發濃縮、冷卻結晶得到AgNO₃固體，
（1）Ag與稀硝酸反應生成硝酸銀、一氧化氮和水，反應的離子方程式為：3Ag+NO₃^-+4H⁺=NO↑+3Ag⁺+2H₂O；
不同結構具有不同的性質，α-Al₂O₃與普通Al₂O₃相比，不溶于酸的原因可能是α-Al₂O₃與普通Al₂O₃結構不同，
故答案為：3Ag+NO₃^-+4H⁺=NO↑+3Ag⁺+2H₂O；α-Al₂O₃與普通Al₂O₃結構不同；
（2）根據流程可知，氯化銀與氧化鐵反應生成氯化鐵和氧化銀，反應的化學方程式為：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轉化到溶液Ⅲ的目的是除雜質且富集AgNO₃，
故答案為：6AgCl+Fe₂O₃=3Ag₂O+2FeCl₃；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濃縮、冷卻結晶，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：HNO₃；b；e；
（4）要計算Ag的回收率必須知道催化劑的質量，再由所給Ag的質量分數求出Ag的質量，另外要知道最后所得AgNO₃的質量，
故答案為：催化劑的質量；AgNO₃的質量．

點評 本題考查了物質制備方案的設計、化學實驗基本操作方法的綜合應用，題目難度中等，正確理解題干流程、明確反應原理為解答關鍵，注意掌握物質分離、提純方法及化學實驗基本操作方法的綜合應用，試題有利于培養學生的分析、理解能力及化學實驗能力．