Question

美國(guó)科學(xué)家理查德·海克和日本科學(xué)家根岸英一、伶木彰因在研發(fā)“有機(jī)合成中的鈀催化的交叉偶聯(lián)”而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。有機(jī)合成常用的鈀/活性炭催化劑，長(zhǎng)期使用催化劑會(huì)被雜質(zhì)（如：鐵、有機(jī)物等）污染而失去活性，成為廢催化劑，需對(duì)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H₂PdC1₄，硝酸被還原為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(shí)間和王水用量對(duì)鈀回收率的影響如下圖1—圖3所示，則王水溶液鈀精渣的適宜條件（溫度、時(shí)間和王水用量）為        、        、        。

（4）加濃氨水時(shí)，鈀轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄訹Pd（NH₃）₄]^2—。此時(shí)鐵的存在形式是        （寫(xiě)化學(xué)式）
（5）700℃焙燒1的目的是：        ；550℃焙燒2的目的是：        。

Answer 1

（15分）(1)PdO＋HCOOH Pd＋CO₂↑＋H₂O（3分）
（2）3Pd＋12HCl＋2HNO₃＝3H₂PdCl₄＋2NO↑＋4H₂O（3分）
（3）80～90℃（或90℃左右）、反應(yīng)時(shí)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(jī)物（2分）；脫氨（將Pd(NH₃)₂Cl₂轉(zhuǎn)變?yōu)镻dCl₂)（2分）

試題分析：（1）氧化鈀的還原產(chǎn)物是Pd，而甲酸的氧化產(chǎn)物是CO₂，所以甲酸還原氧化鈀的化學(xué)方程式為)PdO＋HCOOH Pd＋CO₂↑＋H₂O。
（2）根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)中還有水生成，因此反應(yīng)的化學(xué)方程式是3Pd＋12HCl＋2HNO₃＝3H₂PdCl₄＋2NO↑＋4H₂O。
（3）根據(jù)圖1可知，80～90℃回收率最高。根據(jù)圖2可知，反應(yīng)進(jìn)行到8h后，回收率幾乎不再發(fā)生變化。根據(jù)圖3可知，鈀精渣與王水的質(zhì)量比為1:8是回收率最高，所以王水溶液鈀精渣的適宜條件是80～90℃（或90℃左右）、反應(yīng)時(shí)間約為8h、鈀精渣與王水的質(zhì)量比為1:8。
（4）氨水溶液顯堿性，所以鐵的主要存在形式是Fe(OH)₃。
（5）由于催化劑中含有活性炭以及有機(jī)物，所以700℃焙燒1的目的是除去活性炭及有機(jī)物；由于要把Pd(NH₃)₂Cl₂轉(zhuǎn)變?yōu)镻dCl₂，所以550℃焙燒2的目的是脫氨（將Pd(NH₃)₂Cl₂轉(zhuǎn)變?yōu)镻dCl₂)。