Question

1．美國科學家理查德-海克和日本科學家根岸英一、鈴木彰因在研發“有機合成中的鈀催化的交叉偶聯”而獲得2010年度諾貝爾化學獎．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（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）甲酸在反應中的作用是還原劑（選填：“氧化劑”、“還原劑”）．
（2）加濃氨水時，鈀轉變為可溶性[Pd（NH₃）₄]²⁺，此時鐵的存在形式是Fe（OH）₃（寫化學式）．
（3）鈀在王水（濃硝酸與濃鹽酸按體積比1：3）中轉化為H₂PdCl₄，硝酸還原為NO，該反應的化學方程式為：3Pd+12HCl+2HNO₃=3H₂PdCl₄+2NO↑+4H₂O．
（4）700℃焙燒1的目的是：除去活性炭及有機物；550℃焙燒2的目的是：脫氨[將Pd（NH₃）₂Cl₂轉變為PdCl₂]．

Answer 1

分析 根據圖示流程可知，由廢催化劑制取氯化鈀的方法為：廢鈀催化劑經烘干后，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，甲酸和氧化鐵反應生成鹽和水，PdO和甲酸發生氧化還原反應生成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，加入濃氨水調節溶液pH，鈀轉變為可溶性[Pd（NH₃）₄]²⁺，使鐵全部沉淀，溶液中加入鹽酸酸析得到沉淀，經過脫氨等一系列操作得當氯化鈀，
（1）PdO和甲酸發生氧化還原反應生成Pd，Pd的化合價降低；
（2）加濃氨水時，鈀轉變為可溶性[Pd（NH₃）₄]²⁺，堿性溶液中鐵離子鋇沉淀為氫氧化鐵；
（3）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，結合電子守恒、質量守恒書寫該反應的化學方程式；
（4）流程分析，在700℃的高溫下焙燒，Fe、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：廢鈀催化劑經烘干后，再在700℃的高溫下焙燒，Fe、Pd、有機物被氧氣氧化生成氧化物，向氧化物中加入甲酸，甲酸和氧化鐵反應生成鹽和水，PdO和甲酸發生氧化還原反應生成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，加入濃氨水調節溶液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氯化鈀，
（1）PdO和甲酸發生氧化還原反應生成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，鈀轉變為可溶性[Pd（NH₃）₄]²⁺，堿性溶液中鐵離子鋇沉淀為Fe（OH）₃，
故答案為：Fe（OH）₃；
（3）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，Pd轉化為H₂PdCl₄，反應的化學方程式為：3Pd+12HCl+2HNO₃=3H₂PdCl₄+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Pd+12HCl+2HNO₃=3H₂PdCl₄+2NO↑+4H₂O；
（4）在700℃的高溫下焙燒，C、Fe、有機物被氧氣氧化生成氧化物，從而可除去活性炭和有機物；
550℃焙燒2的目的是脫氨，從而將Pd（NH₃）₂Cl₂變化為PdCl₂，
故答案為：除去活性炭及有機物；脫氨[將Pd（NH₃）₂Cl₂轉變為PdCl₂]．

點評 本題以Pd的提取為載體考查了制備方案的設計，題目難度中等，涉及化學式的確定、氧化還原反應等知識點，明確制備流程明確實驗目的、實驗原理是解本題關鍵，注意從整體上分析分析解答，知道每一步涉及的反應、物質分離的方法等知識點，結合元素守恒分析解答，試題培養了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．