美国科学家理查德·海克和日本科学家根岸英一、伶木彰因在研发“有机合成中的钯催化的交叉偶联”而获得诺

美国科学家理查德·海克和日本科学家根岸英一、伶木彰因在研发“有机合成中的钯催化的交叉偶联”而获得诺贝尔化学奖。有机合成常用的钯/活性炭催化剂,长期使用催化剂会被杂质(如:... 美国科学家理查德·海克和日本科学家根岸英一、伶木彰因在研发“有机合成中的钯催化的交叉偶联”而获得诺贝尔化学奖。有机合成常用的钯/活性炭催化剂,长期使用催化剂会被杂质(如:铁、有机物等)污染而失去活性,成为废催化剂,需对其再生回收,一种由废催化剂制取氯化钯的工艺流程如下: (1)甲酸还原氧化钯的化学方程式为 。(2)钯在王水(浓硝酸与浓盐酸按体积比1:3)中转化为H 2 PdC1 4 ,硝酸被还原为NO,该反应的化学方程式为: 。(3)钯精渣中钯的回收率高低主要取决于王水溶解的操作条件,已知反应温度、反应时间和王水用量对钯回收率的影响如下图1—图3所示,则王水溶液钯精渣的适宜条件(温度、时间和王水用量)为 、 、 。 (4)加浓氨水时,钯转变为可溶性[Pd(NH 3 ) 4 ] 2 — 。此时铁的存在形式是 (写化学式)(5)700℃焙烧1的目的是: ;550℃焙烧2的目的是: 。 展开
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(15分)(1)PdO+HCOOH  Pd+CO 2 ↑+H 2 O(3分)
(2)3Pd+12HCl+2HNO 3 =3H 2 PdCl 4 +2NO↑+4H 2 O(3分)
(3)80~90℃(或90℃左右)、反应时间约为8h、钯精渣与王水的质量比为1:8(3分)
(4)Fe(OH) 3 (2分)
(5)除去活性炭及有机物(2分);脱氨(将Pd(NH 3 ) 2 Cl 2 转变为PdCl 2 )(2分)


试题分析:(1)氧化钯的还原产物是Pd,而甲酸的氧化产物是CO 2 ,所以甲酸还原氧化钯的化学方程式为)PdO+HCOOH  Pd+CO 2 ↑+H 2 O。
(2)根据原子守恒可知,反应中还有水生成,因此反应的化学方程式是3Pd+12HCl+2HNO 3 =3H 2 PdCl 4 +2NO↑+4H 2 O。
(3)根据图1可知,80~90℃回收率最高。根据图2可知,反应进行到8h后,回收率几乎不再发生变化。根据图3可知,钯精渣与王水的质量比为1:8是回收率最高,所以王水溶液钯精渣的适宜条件是80~90℃(或90℃左右)、反应时间约为8h、钯精渣与王水的质量比为1:8。
(4)氨水溶液显碱性,所以铁的主要存在形式是Fe(OH) 3
(5)由于催化剂中含有活性炭以及有机物,所以700℃焙烧1的目的是除去活性炭及有机物;由于要把Pd(NH 3 ) 2 Cl 2 转变为PdCl 2 ,所以550℃焙烧2的目的是脱氨(将Pd(NH 3 ) 2 Cl 2 转变为PdCl 2 )。
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