【化學(xué)-選修化學(xué)與技術(shù)】(15分)
美國科學(xué)家理查德-�?撕腿毡究茖W(xué)家根岸英一、鈴木彰因在研發(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,需對其再生回收。一種由廢催化劑制取氯化鈀的工藝流程如下:
(1)廢鈀催化劑經(jīng)烘干后,再在700℃的高溫下焙燒,焙燒過程中需通入足量空氣的原因是________;甲酸還原氧化鈀的化學(xué)方程式為________。
(2)鈀在王水(濃硝酸與濃鹽酸按體積比1∶3)中轉(zhuǎn)化為H2PdCl4,硝酸還原為NO,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:____________。
(3)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下圖1~圖3所示,則王水溶解鈀精渣的適宜條件(溫度、時間和王水用量)為________、________、________。
(4)加濃氨水時,鈀轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄裕跴d(NH3)4]2+?,此時鐵的存在形式是________(寫化學(xué)式)。
(5)700℃焙燒1的目的是:________;550℃焙燒2的目的是:________。
(1)使活性炭充分燃燒而除去(2分)PdO+HCOOH=Pd+CO2+H2O(2分)
(2)3Pd+12HCl+2HNO3=3H2PdCl4+2NO+4H2O(2分)
(3)80~90OC(或90oC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分)
(4)Fe(OH)3(2分)
(5)除去活性炭及有機物(2分);脫氨(將Pd(NH3)2Cl2轉(zhuǎn)變?yōu)镻dCl2)(2分)
【解析】(1)由于廢鈀催化劑中含有活性炭,在高溫下需要通過氧氣將其氧化生成CO2而除去。甲酸還原氧化鈀的氧化產(chǎn)物水是CO2,所以化學(xué)方程式為
PdO+HCOOH=Pd+CO2+H2O。
(2)根據(jù)所給的反應(yīng)物和生成物可寫出該反應(yīng)的方程式,即
3Pd+12HCl+2HNO3=3H2PdCl4+2NO+4H2O。
(3)根據(jù)圖中信息可知,最適宜的體積應(yīng)該是80~90OC(或90oC左右)、反應(yīng)時間約為8h、鈀精渣與王水的質(zhì)量比為1:8。
(4)在堿性溶液中,鐵離子生成氫氧化碳沉淀而析出。
(5)700℃焙燒1的目的是除去活性炭及有機物。由于沉淀中含有氨氣,所以灼燒的目的是將Pd(NH3)2Cl2轉(zhuǎn)變?yōu)镻dCl2。
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