Question

【化學－選修化學與技術】（15分）

美國科學家理查德-�？撕腿毡究茖W家根岸英一、鈴木彰因在研發(fā)“有機合成中的鈀催化的交叉偶聯”而獲得2010年度諾貝爾化學獎。有機合成常用的鈀/活性炭催化劑，長期使用催化劑會被雜質（如：鐵、有機物等）污染而失去活性，成為廢催化劑，需對其再生回收。一種由廢催化劑制取氯化鈀的工藝流程如下：

（1）廢鈀催化劑經烘干后，再在700℃的高溫下焙燒，焙燒過程中需通入足量空氣的原因是________；甲酸還原氧化鈀的化學方程式為________。

（2）鈀在王水（濃硝酸與濃鹽酸按體積比1∶3）中轉化為H₂PdCl₄，硝酸還原為NO，該反應的化學方程式為：____________。

（3）鈀精渣中鈀的回收率高低主要取決于王水溶解的操作條件，已知反應溫度、反應時間和王水用量對鈀回收率的影響如下圖1～圖3所示，則王水溶解鈀精渣的適宜條件（溫度、時間和王水用量）為________、________、________。

（4）加濃氨水時，鈀轉變?yōu)榭扇苄裕跴d(NH₃)₄］²⁺?，此時鐵的存在形式是________（寫化學式）。

（5）700℃焙燒1的目的是：________；550℃焙燒2的目的是：________�！�

 

Answer 1

【答案】

（1）使活性炭充分燃燒而除去（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)、反應時間約為8h、鈀精渣與王水的質量比為1：8（3分）

（4）Fe(OH)₃（2分）

（5）除去活性炭及有機物（2分）；脫氨（將Pd(NH₃)₂Cl₂轉變?yōu)镻dCl₂）（2分）

【解析】（1）由于廢鈀催化劑中含有活性炭，在高溫下需要通過氧氣將其氧化生成CO₂而除去。甲酸還原氧化鈀的氧化產物水是CO₂，所以化學方程式為

PdO+HCOOH=Pd+CO₂+H₂O。

（2）根據所給的反應物和生成物可寫出該反應的方程式，即

3Pd+12HCl+2HNO₃=3H₂PdCl₄+2NO+4H₂O。

（3）根據圖中信息可知，最適宜的體積應該是80～90^OC(或90^oC左右)、反應時間約為8h、鈀精渣與王水的質量比為1：8。

（4）在堿性溶液中，鐵離子生成氫氧化碳沉淀而析出。

（5）700℃焙燒1的目的是除去活性炭及有機物。由于沉淀中含有氨氣，所以灼燒的目的是將Pd(NH₃)₂Cl₂轉變?yōu)镻dCl₂。