Question

美日科学家因研发“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，故需对其回收再利用．一种由废催化剂制取氯化钯（PdCl₂）的工艺流程如下：

（1）甲酸在反应中的作用是

 

（选填：“氧化剂”或“还原剂”）；
（2）加浓氨水时，钯元素转变为可溶性[Pd（NH₃）₄]²⁺，此时铁元素的存在形式是

 

（写化学式）；
（3）王水是浓硝酸与浓盐酸按体积比1：3混合而成的，钯在王水中溶解的过程中有化合物A和一种无色、有毒气体B生成．
①气体B的化学式为

 

，
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

 

；
（4）700℃“焙烧1”的目的是

 

，550℃“焙烧2”的目的是

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

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，Pb的化合价降低；
（2）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；
（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）流程分析，在700℃的高温下焙烧，Fe、有机物被氧气氧化生成氧化物，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，故答案为：还原剂；
（2）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，故答案为：Fe（OH）₃；
（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）=

0.8%

1

：

42.4%

207

：

56.8%

35.5

=2：1：4，故A的化学式为H₂PdCl₄，故答案为：H₂PdCl₄；
（4）在700℃的高温下焙烧，C、Fe，有机物被氧气氧化生成氧化物，除去活性炭和有机物；550℃焙烧2的目的是脱氨将Pd（NH₃）₂Cl₂变化为PdCl₂，故答案为：除去活性炭及有机物；脱氨[或“将Pd（NH₃）₂Cl₂转变为PdCl₂”]．

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．