题目内容

5．钯（Pd）的性质与铂相似．工业上从废催化剂（主要成分是钯和活性炭，还含有少量铁、锌）中回收钯，采用如下流程：

请回答下列问题：
（1）酸溶I的目的是除去铁、锌等杂质．
（2）①酸溶Ⅱ时残渣与王水在加热条件发生的主要反应是：3Pd+12HCl+2HNO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3H2PdCl4+2NO↑+4H2O
写出催化剂中另一主要成分与浓硝酸反应的化学方程式：C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O．
②酸溶Ⅱ需控制温度不宜过高，除了控制一定反应速率外，其原因可能还有防止硝酸分解，防止盐酸、硝酸挥发．
③若用足量的烧碱吸收气体，请写出吸收后溶液中含有的溶质的化学式：NaOH、NaNO2、NaNO3、Na2CO3．
（3）使用甲醛还原钯的化合物时，溶液须保持碱性，否则会造成甲醛的额外损耗，原因是酸性条件下，甲醛会被硝酸氧化．
（4）操作I的名称是过滤，溶液I可能含有的有机离子为HCOO-．
（5）有人提出，在进行酸溶前最好先将废催化剂在700℃下进行灼烧，同时不断通入空气，其目的是除去废催化剂中的活性炭，减少王水的消耗．

分析 废催化剂（主要成分是钯和活性炭，还含有少量铁、锌），废催化剂酸溶得到氢气是铁、锌和盐酸反应，过滤得到残渣主要成份为钯和活性炭，加入王水钯与王水在加热条件发生反应生成一氧化氮气体，溶液为H2PdCl4，加入水和碳酸钠稀释调节溶液PH，加入甲醛还原钯的化合物，得到金属钯过滤得到溶液Ⅰ中含有含有甲醛被氧化得到的甲酸盐；
（1）根据实验的目的以及废催化剂的主要成分是钯和活性炭，还含有少量铁、锌；
（2）①催化剂中另一主要成分是活性碳；
②酸溶Ⅱ使用的是王水，王水中硝酸加热易分解，硝酸、盐酸易挥发；
③烧碱吸收一氧化氮和氧气的混合气体，会生成硝酸钠、亚硝酸钠；
（3）酸性溶液中硝酸具有氧化性会氧化甲醛；
（4）分析流程可知操作是分离固体和溶液是过滤，甲醛被氧化会生成甲酸，在碱溶液中生成甲酸盐；
（5）根据废催化剂中的含有活性炭，不断通入空气，能除去活性炭，同时减少王水的消耗．

解答 解：废催化剂（主要成分是钯和活性炭，还含有少量铁、锌），废催化剂酸溶得到氢气是铁、锌和盐酸反应，过滤得到残渣主要成份为钯和活性炭，加入王水钯与王水在加热条件发生反应生成一氧化氮气体，溶液为H2PdCl4，加入水和碳酸钠稀释调节溶液PH，加入甲醛还原钯的化合物，得到金属钯过滤得到溶液Ⅰ中含有含有甲醛被氧化得到的甲酸盐，
（1）废催化剂的主要成分是钯和活性炭，还含有少量铁、锌，而实验的目的是从废催化剂中提取钯，所以酸溶I的目的是除去铁、锌等杂质，
故答案为：除去铁、锌等杂质；
（2）①催化剂中另一主要成分是活性碳，碳与浓硝酸反应的化学方程式为C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CO2↑+4NO2↑+2H2O，
故答案为：C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CO2↑+4NO2↑+2H2O；
②酸溶Ⅱ需控制温度不宜过高，除了控制一定反应速率外，酸溶Ⅱ使用的是王水，王水中硝酸加热易分解，盐酸、硝酸易挥发；
故答案为：防止硝酸分解，防止盐酸、硝酸挥发；
③用足量的烧碱吸收混有空气的气体Ⅱ，烧碱吸收一氧化氮和氧气的混合气体，会生成硝酸钠、亚硝酸钠，吸收后溶液中含有的溶质的化学式有NaOH、NaNO2、NaNO3、Na2CO3；
故答案为：NaNO3、Na2CO3；
（3）使用甲醛还原钯的化合物时，溶液须保持碱性，若王水反应后剩余硝酸，酸性溶液中硝酸具有氧化性会氧化甲醛；
故答案为：酸性条件下，甲醛会被硝酸氧化；
（4）分析流程可知操作是分离固体和溶液是过滤，甲醛被氧化会生成甲酸，在碱溶液中生成甲酸盐，溶液I可能含有的有机离子为HCOO-；
故答案为：过滤；HCOO-；
（5）废催化剂中的含有活性炭，不断通入空气，能除去活性炭，同时减少王水的消耗，
故答案为：除去废催化剂中的活性炭，减少王水的消耗．

点评 本题以从废催化剂中提取钯为背景，考查了工业流程的分析、金属的性质、物质的分离、化学方程式的书写，难度中等．

练习册系列答案
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②装置乙的作用是使NO2转化为NO；
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④该实验可得出的结论是溶液的深棕色是由Fe2+与NO或NO2作用得到；
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