Question

美国科学家理查德·海克和日本科学家根岸英一、伶木彰因在研发“有机合成中的钯催化的交叉偶联”而获得诺贝尔化学奖。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）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H₂PdC1₄，硝酸被还原为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，则王水溶液钯精渣的适宜条件（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】

（15分）(1)PdO＋HCOOH Pd＋CO₂↑＋H₂O（3分）

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

（3）80～90℃（或90℃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】

试题分析：（1）氧化钯的还原产物是Pd，而甲酸的氧化产物是CO₂，所以甲酸还原氧化钯的化学方程式为)PdO＋HCOOH Pd＋CO₂↑＋H₂O。

（2）根据原子守恒可知，反应中还有水生成，因此反应的化学方程式是3Pd＋12HCl＋2HNO₃＝3H₂PdCl₄＋2NO↑＋4H₂O。

（3）根据图1可知，80～90℃回收率最高。根据图2可知，反应进行到8h后，回收率几乎不再发生变化。根据图3可知，钯精渣与王水的质量比为1:8是回收率最高，所以王水溶液钯精渣的适宜条件是80～90℃（或90℃左右）、反应时间约为8h、钯精渣与王水的质量比为1:8。

（4）氨水溶液显碱性，所以铁的主要存在形式是Fe(OH)₃。

（5）由于催化剂中含有活性炭以及有机物，所以700℃焙烧1的目的是除去活性炭及有机物；由于要把Pd(NH₃)₂Cl₂转变为PdCl₂，所以550℃焙烧2的目的是脱氨（将Pd(NH₃)₂Cl₂转变为PdCl₂)。

考点：考查氧化还原反应方程式的书写；反应条件的控制；物质的分离与提纯等