Question

從廢鈀催化劑（該催化劑的載體為活性炭，雜質(zhì)元素有鐵、鎂、鋁、硅、銅等）中提取海棉鈀（含Pd＞99.9%）的部分工藝流程如圖1：

將最后所得到的濾液，經(jīng)過一定的操作后可得到海棉鈀．
（1）廢鈀催化劑經(jīng)烘干后，再在800℃的高溫下焙燒，焙燒過程中需通入足量空氣的原因是

 

；焙燒時鈀轉(zhuǎn)化為氧化鈀（PdO），則甲酸還原氧化鈀的化學(xué)方程式為

 

．
（2）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(yīng)溫度、反應(yīng)時間和王水用量對鈀回收率的影響如圖2～圖4所示，則王水溶解鈀精渣的適宜條件為

 

、

 

、

 

．
（3）王水是濃硝酸與濃鹽酸按體積比1：3混合而成的，王水溶解鈀精渣的過程中有化合物A和一種無色、有毒氣體B生成，并得到濾渣．
①氣體B的分子式：

 

；濾渣的主要成分是

 

．
②經(jīng)測定，化合物A由3種元素組成，有關(guān)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Pd：42.4%，H：0.8%，則A的化學(xué)式為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,化學(xué)方程式的有關(guān)計算,制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：廢鈀催化劑經(jīng)烘干后，再在800℃的高溫下焙燒，C、Fe、Mg、Al、Si、Cu被氧氣氧化生成氧化物，向這幾種氧化物中加入甲酸，甲酸和氧化鐵、氧化鎂、氧化鋁、氧化銅反應(yīng)生成鹽和水，PdO和甲酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Pd，濾渣中含有Pd、SiO₂，二氧化硅不溶于王水，但Pd能溶于王水生成溶液，同時生成氣體，
（1）廢鈀催化劑經(jīng)烘干后，再在800℃的高溫下焙燒，碳和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，Pd被氧化生成PdO，然后向固體中加入甲酸，甲酸還原PdO生成Pd、CO₂和H₂O；
（2）根據(jù)Pd回收率與反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、鈀精渣和王水的質(zhì)量比的關(guān)系確定適宜條件；
（3）①濃硝酸具有強氧化性，在反應(yīng)中被還原生成NO，化合物A由3種元素組成，有關(guān)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Pd：42.4%，H：0.8%，根據(jù)元素守恒知，該物質(zhì)中還含有Cl元素，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56.8%，根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定其化學(xué)式．

解答： 解：廢鈀催化劑經(jīng)烘干后，再在800℃的高溫下焙燒，C、Fe、Mg、Al、Si、Cu被氧氣氧化生成氧化物，向這幾種氧化物中加入甲酸，甲酸和氧化鐵、氧化鎂、氧化鋁、氧化銅反應(yīng)生成鹽和水，PdO和甲酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Pd，濾渣中含有Pd、SiO₂，二氧化硅不溶于王水，但Pd能溶于王水生成溶液，同時生成氣體，
（1）廢鈀催化劑中含有碳單質(zhì)，碳和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，為了使碳充分燃燒，要通入過量空氣；鈀被氧氣氧化生成PdO，PdO和HCOOH發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Pd、CO₂和H₂O，反應(yīng)方程式為PdO+HCOOH=Pd+CO₂↑+H₂O，
故答案為：使活性炭充分燃燒而除去；PdO+HCOOH=Pd+CO₂↑+H₂O；
（2）根據(jù)圖象知，溫度越高鈀回收率越大，反應(yīng)時間越長鈀回收率越大，鈀精渣與王水的質(zhì)量比越大鈀回收率越大，但90℃左右時溫度再高鈀回收率增大不大；8h后，隨著時間的增長，鈀回收率增大不大；當(dāng)鈀精渣與王水的質(zhì)量比為1：8后，再增大鈀精渣和王水的質(zhì)量比，但鈀回收率不大，所以適宜條件是80～90℃（或90℃左右）、反應(yīng)時間約為8 h、鈀精渣與王水的質(zhì)量比為1：8，
故答案為：80～90℃（或90℃左右）；反應(yīng)時間約為8h；鈀精渣與王水的質(zhì)量比為1：8；
（3）①濃硝酸具有強氧化性，能被Pd還原生成NO，還生成化合物A，根據(jù)元素守恒知，A中除了含有Pd、H元素外，還含有Cl元素，二氧化硅和王水不反應(yīng)，所以濾渣的成分是SiO₂，故答案為：NO；SiO₂；
 ②A中除了含有Pd、H元素外，還含有Cl元素，這幾種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為Pd：42.4%、H：0.8%、Cl：56.8%，則Pd、H、Cl元素的物質(zhì)的量之比=

42.4%

106

：

0.8%

1

：

56.8%

35.5

=1：2：4，所以A的化學(xué)式為H₂PdCl₄，故答案為：H₂PdCl₄．

點評：本題以Pd的提取為載體考查了工藝流程，涉及化學(xué)式的確定、氧化還原反應(yīng)、圖象分析等知識點，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，注意從整體上分析分析解答，知道每一步涉及的反應(yīng)、物質(zhì)分離的方法等知識點，結(jié)合元素守恒分析解答，題目難度中等．