Question

7．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．一种由废钯催化剂制取氯化钯的工艺流程如下：

（1）甲酸在反应中的作用是还原剂（选填：“氧化剂”、“还原剂”）．其将PdO转化为钯精渣（Pd）的化学方程式为PdO+HCOOH=Pd+CO₂↑+H₂O
（2）酸溶时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图1～图3所示，则王水溶解钯精渣的适宜条件为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）王水是浓硝酸与浓盐酸按体积比1：3混合而成的，王水溶解钯的过程中有化合物A和一种无色、能与人体血红蛋白结合而使人中毒气体B生成．
①气体B的分子式：NO；
②经测定，化合物A由3种元素组成，有关元素的质量分数为Pd：42.4%，H：0.8%，则A的化学式为H₂PdCl₄
（4）加浓氨水时，钯转变为可溶性[P（NH₃）₄]²⁺，此时铁的存在形式是Fe（OH）₃（写化学式）．焙烧2发生反应的化学方程式为Pd（NH₃）₂Cl₂═PdCl₂+2NH₃↑．

Answer 1

分析 废钯催化剂经烘干后，在700℃的高温下焙烧，C、Fe、Pd、有机物被氧气氧化生成氧化物，向氧化物中加入甲酸，甲酸和氧化铁反应生成盐和水，PdO和甲酸发生氧化还原反应生成Pd，滤渣中含有Pd、SiO₂，二氧化硅不溶于王水，但Pd能溶于王水生成溶液，同时生成气体，加入浓氨水调节溶液PH，钯转变为可溶性[Pd（NH₃）₄]²⁺，使铁全部沉淀，溶液中加入盐酸酸析得到沉淀，经过脱氨等一系列操作得当氯化钯．
（1）PdO和甲酸发生氧化还原反应生成Pd，Pd的化合价降低，甲酸还原PdO生成Pd、CO₂和H₂O；
（2）根据Pd回收率与反应温度、反应时间、钯精渣和王水的质量比的关系确定适宜条件；
（3）①王水是浓硝酸与浓盐酸按体积比1：3混合而成的，硝酸具有氧化性，被还原为NO；
②钯在王水中溶解的过程中有化合物A，A中含有的元素为H、Pb、Cl，Cl的百分含量为1-42.4%-0.8%=56.8%；
（4）加浓氨水时，钯转变为可溶性[Pd（NH₃）₄]²⁺，碱性溶液中铁离子钡沉淀为氢氧化铁，550℃焙烧2的目的是脱氨．

解答 解：废钯催化剂经烘干后，再在700℃的高温下焙烧，Fe、Pd、有机物被氧气氧化生成氧化物，向氧化物中加入甲酸，甲酸和氧化铁反应生成盐和水，PdO和甲酸发生氧化还原反应生成Pd，滤渣中含有Pd、SiO₂，二氧化硅不溶于王水，但Pd能溶于王水生成溶液，同时生成气体，加入浓氨水调节溶液PH沉淀铁离子，得到溶液中中加入盐酸酸析得到沉淀Pd（NH₃）₂Cl₂ ，通过脱氨等一系列操作得当氯化钯．
（1）PdO和甲酸发生氧化还原反应生成Pd，Pb的化合价降低，甲酸作还原剂，PdO和HCOOH发生氧化还原反应生成Pd、CO₂和H₂O，反应方程式为PdO+HCOOH=Pd+CO₂↑+H₂O，故答案为：还原剂；PdO+HCOOH=Pd+CO₂↑+H₂O；
（2）根据图象知，温度越高钯回收率越大，反应时间越长钯回收率越大，钯精渣与王水的质量比越大钯回收率越大，但90℃左右时温度再高钯回收率增大不大；8h后，随着时间的增长，钯回收率增大不大；当钯精渣与王水的质量比为1：8后，再增大钯精渣和王水的质量比，但钯回收率不大，所以适宜条件是80～90℃（或90℃左右）、反应时间约为8 h、钯精渣与王水的质量比为1：8，故答案为：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）①王水是浓硝酸与浓盐酸按体积比1：3混合而成的，硝酸具有氧化性，被还原为无色有毒的气体NO，故答案为：NO；  
 ②A中含有的元素为H、Pb、Cl，元素的质量分数分别为Pd：42.4%，H：0.8%，Cl：1-42.4%-0.8%=56.8%，故n（H）：n（Pd）：n（Cl）=2：1：4，则A的化学式为H₂PdCl₄，故答案为：H₂PdCl₄；
（4）加浓氨水时，钯转变为可溶性[Pd（NH₃）₄]²⁺，碱性溶液中铁离子钡沉淀为氢氧化铁，脱氨将Pd（NH₃）₂Cl₂变化为PdCl₂，发生反应的化学方程式为Pd（NH₃）₂Cl₂═PdCl₂+2NH₃↑，
故答案为：Fe（OH）₃；Pd（NH₃）₂Cl₂═PdCl₂+2NH₃↑．

点评 本题以Pd的提取为载体考查了工艺流程，涉及化学式的确定、氧化还原反应、图象分析等知识点，明确物质的性质是解本题关键，注意从整体上分析分析解答，知道每一步涉及的反应、物质分离的方法等知识点，结合元素守恒分析解答，题目难度中等．