Question

4．Ag/A1₂O₃催化剂在工业上具有广泛用途．废银催化剂中银的回收既可节约资源，又有较好的经济效益．回收银的简化流程如图所示（部分条件和试剂略）：

请回答下列问题：
（1）第Ⅰ步中，载体A1₂O₃不与稀硝酸反应．Ag和稀硝酸反应产生的气体是NO．
（2）第Ⅱ步中，饱和食盐水由工业食盐水提纯而得．除去工业食盐水中的少量Na₂SO₄、MgC1₂、CaC1₂杂质，正确的操作顺序是abdce（填字母编号）．
a．加入稍过量的NaOH溶液    b．加入稍过量的BaC1₂溶液    c．过滤
d．加入稍过量的Na₂CO₃溶液    e．加入适量盐酸
（3）第III步中，加入氨水使沉淀溶解的离子方程式是AgCl+2NH₃•H₂O=[Ag（NH₃）₂]⁺+Cl^-+2H₂O．
（4）N₂H₄具有还原性，氧化产物为N₂．第IV步反应的产物除Ag和N₂外，还有的物质是NH₄Cl、NH₃（填化学式）．
（5）N₂H₄可用作火箭推进剂．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反应生成N₂和气态H₂O的热化学方程式是2N₂H₄（1）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135 kJ/mol．
（ 6）Ag可制备银锌纽扣电池正极材料Ag₂O₂，碱性条件下该电池的正极反应式是Ag₂O₂+2H₂O+4e^-=2Ag+4OH^-．
（7）若上述流程中第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ步银的回收率均为90%，则处理以a kg含银b%的废银催化剂，理论上需要加入N₂H₄的质量是5.4×l0^-4abkg．

Answer 1

分析 在Ag/A1₂O₃中加稀硝酸生成硝酸银，过滤，在滤液中加饱和食盐水，生成氯化银沉淀，过滤，滤渣为AgCl，把AgCl溶解在氨水中，然后加N₂H₄还原得到Ag；
（1）Ag与稀硝酸反应生成硝酸银和NO；
（2）除去工业食盐水中的少量Na₂SO₄、MgC1₂、CaC1₂杂质，先加碳酸钠、再加氯化钡，NaOH可前可后，过滤后，然后加盐酸；
（3）AgCl溶于氨水生成银氨络离子；
（4）银氨溶液中加N₂H₄，N₂H₄具有还原性，氧化产物为N₂，还原产物为Ag，根据反应判断产物；
（5）根据盖斯定律把已知方程式转化为目标方程式，然后计算反应热；
（6）碱性条件下，Ag₂O₂在正极上得电子生成Ag和氢氧根离子；
（7）第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ步银的回收率均为90%，则处理以a kg含银b%的废银催化剂，则Ag的质量为a×b%×90%×90%×90%=7.29ab×10^-4kg，结合反应中物质之间的关系计算．

解答 解：在Ag/A1₂O₃中加稀硝酸生成硝酸银，过滤，在滤液中加饱和食盐水，生成氯化银沉淀，过滤，滤渣为AgCl，把AgCl溶解在氨水中，然后加N₂H₄还原得到Ag；
（1）第Ⅰ步中，载体A1₂O₃不与稀硝酸反应，Ag与稀硝酸反应生成硝酸银和NO；故答案为：NO；
（2）除去工业食盐水中的少量Na₂SO₄、MgC1₂、CaC1₂杂质，先加碳酸钠除去CaC1₂、再加氯化钡除去Na₂SO₄和多余的碳酸钠，NaOH用于除去MgC1₂可前可后，只有顺序在过滤操作之前即可，过滤后，然后加盐酸，所以操作顺序为：abdce或badce或bdace；
故答案为：abdce或badce或bdace；
（3）AgCl溶于氨水生成银氨络离子，其反应的离子方程式为：AgCl+2NH₃•H₂O=[Ag（NH₃）₂]⁺+Cl^-+2H₂O；
故答案为：AgCl+2NH₃•H₂O=[Ag（NH₃）₂]⁺+Cl^-+2H₂O；
（4）银氨溶液中加N₂H₄，N₂H₄具有还原性，氧化产物为N₂，还原产物为Ag，反应方程式为：4[Ag（NH₃）₂]Cl+N₂H₄=4Ag+N₂+4NH₄Cl+4NH₃，则产物除Ag和N₂外，还有的物质是NH₄Cl、NH₃；
故答案为：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
根据盖斯定律：①×2-②-③得：2N₂H₄（1）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135 kJ/mol；
故答案为：2N₂H₄（1）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135 kJ/mol；
（6）碱性条件下，Ag₂O₂在正极上得电子生成Ag和氢氧根离子，其电极反应式为Ag₂O₂+2H₂O+4e^-=2Ag+4OH^-；
故答案为：Ag₂O₂+2H₂O+4e^-=2Ag+4OH^-；
（7）第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ步银的回收率均为90%，则处理以a kg含银b%的废银催化剂，则Ag的质量为a×b%×90%×90%×90%=7.29ab×10^-4kg，已知4[Ag（NH₃）₂]Cl+N₂H₄=4Ag+N₂+4NH₄Cl+4NH₃，
则 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；
故答案为：5.4×l0^-4ab．

点评 本题主要考查了工艺流程图、物质的性质、制备实验方案的设计方法，题目难度较大，明确制备流程及相应的反应原理为解答关键，试题涉及的知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．