Question

【化学－选修化学与技术】（15分）

美国科学家理查德-海克和日本科学家根岸英一、铃木彰因在研发“有机合成中的钯催化的交叉偶联”而获得2010年度诺贝尔化学奖。有机合成常用的钯/活性炭催化剂，长期使用催化剂会被杂质（如：铁、有机物等）污染而失去活性，成为废催化剂，需对其再生回收。一种由废催化剂制取氯化钯的工艺流程如下：

（1）废钯催化剂经烘干后，再在700℃的高温下焙烧，焙烧过程中需通入足量空气的原因是________；甲酸还原氧化钯的化学方程式为________。

（2）钯在王水（浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3）中转化为H₂PdCl₄，硝酸还原为NO，该反应的化学方程式为：____________。

（3）钯精渣中钯的回收率高低主要取决于王水溶解的操作条件，已知反应温度、反应时间和王水用量对钯回收率的影响如下图1～图3所示，则王水溶解钯精渣的适宜条件（温度、时间和王水用量）为________、________、________。

（4）加浓氨水时，钯转变为可溶性［Pd(NH₃)₄］²⁺?，此时铁的存在形式是________（写化学式）。

（5）700℃焙烧1的目的是：________；550℃焙烧2的目的是：________。　

 

Answer 1

【答案】

（1）使活性炭充分燃烧而除去（2分）PdO+HCOOH=Pd+CO₂+H₂O（2分）

（2）3Pd+12HCl+2HNO₃=3H₂PdCl₄+2NO+4H₂O（2分）

（3）80～90^OC(或90^oC左右)、反应时间约为8h、钯精渣与王水的质量比为1：8（3分）

（4）Fe(OH)₃（2分）

（5）除去活性炭及有机物（2分）；脱氨（将Pd(NH₃)₂Cl₂转变为PdCl₂）（2分）

【解析】（1）由于废钯催化剂中含有活性炭，在高温下需要通过氧气将其氧化生成CO₂而除去。甲酸还原氧化钯的氧化产物水是CO₂，所以化学方程式为

PdO+HCOOH=Pd+CO₂+H₂O。

（2）根据所给的反应物和生成物可写出该反应的方程式，即

3Pd+12HCl+2HNO₃=3H₂PdCl₄+2NO+4H₂O。

（3）根据图中信息可知，最适宜的体积应该是80～90^OC(或90^oC左右)、反应时间约为8h、钯精渣与王水的质量比为1：8。

（4）在碱性溶液中，铁离子生成氢氧化碳沉淀而析出。

（5）700℃焙烧1的目的是除去活性炭及有机物。由于沉淀中含有氨气，所以灼烧的目的是将Pd(NH₃)₂Cl₂转变为PdCl₂。