Question

美日科學(xué)家因研發(fā)“有機合成中的鈀催化的交叉偶聯(lián)”而獲得2010年度諾貝爾化學(xué)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(zhì)（如：鐵、有機物等）污染而失去活性，成為廢催化劑，故需對其回收再利用．一種由廢催化劑制取氯化鈀（PdCl₂）的工藝流程如下：

（1）甲酸在反應(yīng)中的作用是

 

（選填：“氧化劑”或“還原劑”）；
（2）加濃氨水時，鈀元素轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄訹Pd（NH₃）₄]²⁺，此時鐵元素的存在形式是

 

（寫化學(xué)式）；
（3）王水是濃硝酸與濃鹽酸按體積比1：3混合而成的，鈀在王水中溶解的過程中有化合物A和一種無色、有毒氣體B生成．
①氣體B的化學(xué)式為

 

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

 

；
（4）700℃“焙燒1”的目的是

 

，550℃“焙燒2”的目的是

 

．

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,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，在700℃的高溫下焙燒，C、Fe、Pd、有機物被氧氣氧化生成氧化物，向氧化物中加入甲酸，甲酸和氧化鐵反應(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，加入濃氨水調(diào)節(jié)溶液PH，鈀轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄訹Pd（NH₃）₄]²⁺，使鐵全部沉淀，溶液中加入鹽酸酸析得到沉淀，經(jīng)過脫氨等一系列操作得當(dāng)氯化鈀．
（1）PdO和甲酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Pd，Pb的化合價降低；
（2）加濃氨水時，鈀轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄訹Pd（NH₃）₄]²⁺，堿性溶液中鐵離子鋇沉淀為氫氧化鐵；
（3）①王水是濃硝酸與濃鹽酸按體積比1：3混合而成的，硝酸具有氧化性，被還原為NO；
②鈀在王水中溶解的過程中有化合物A，A中含有的元素為H、Pb、Cl，Cl的百分含量為1-42.4%-0.8%=56.8%；
（4）流程分析，在700℃的高溫下焙燒，F(xiàn)e、有機物被氧氣氧化生成氧化物，550℃焙燒2的目的是脫氨．

解答： 解：廢鈀催化劑經(jīng)烘干后，再在700℃的高溫下焙燒，F(xiàn)e、Pd、有機物被氧氣氧化生成氧化物，向氧化物中加入甲酸，甲酸和氧化鐵反應(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，加入濃氨水調(diào)節(jié)溶液PH沉淀鐵離子，得到溶液中中加入鹽酸酸析得到沉淀Pd（NH₃）₂Cl₂ ，通過脫氨等一系列操作得當(dāng)氯化鈀．
（1）PdO和甲酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Pd，Pb的化合價降低，甲酸作還原劑，故答案為：還原劑；
（2）加濃氨水時，鈀轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄訹Pd（NH₃）₄]²⁺，堿性溶液中鐵離子鋇沉淀為氫氧化鐵，故答案為：Fe（OH）₃；
（3）①王水是濃硝酸與濃鹽酸按體積比1：3混合而成的，硝酸具有氧化性，被還原為無色有毒的氣體NO，故答案為：NO；  
 ②A中含有的元素為H、Pb、Cl，元素的質(zhì)量分數(shù)分別為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的化學(xué)式為H₂PdCl₄，故答案為：H₂PdCl₄；
（4）在700℃的高溫下焙燒，C、Fe，有機物被氧氣氧化生成氧化物，除去活性炭和有機物；550℃焙燒2的目的是脫氨將Pd（NH₃）₂Cl₂變化為PdCl₂，故答案為：除去活性炭及有機物；脫氨[或“將Pd（NH₃）₂Cl₂轉(zhuǎn)變?yōu)镻dCl₂”]．

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)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．