Question

【題目】三氯化釕是一種重要的貴金屬化合物，廣泛應(yīng)用于氯堿工業(yè)中金屬陽(yáng)極釕涂層及加氫催化劑。

I.三氯化釕的制備

將金屬釕粉與氯化鈉混合后，加入微量還原性淀粉，將溫度升高到800~1000°C，再往熔融的熔體中通入氯氣，大部分釕粉轉(zhuǎn)化為氯釕酸鈉(Na2RuCl6)，再經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)工藝制備出三氯化釕。

(1)生成氯釕酸鈉的化學(xué)方程式為__________________

(2)升溫階段加入還原性淀粉的作用是__________________

II.三氯化釕的回收

從廢棄催化劑回收三氯化釕的一種工藝流程如下圖所示:

回答下列問(wèn)題:

(3)“氧化”時(shí)加H2SO4的目的______________________

(4)“吸收”過(guò)程中加入乙醇的作用是__________________________

(5)可用氫還原重量法測(cè)定產(chǎn)品的純度,其原理為2RuCl3+3H2==2Ru+6HCl。某同學(xué)對(duì)產(chǎn)品純度進(jìn)行測(cè)定,所得數(shù)據(jù)記錄如下:

則產(chǎn)品的純度為________(用百分?jǐn)?shù)表示,保留兩位有效數(shù)字)

(6)釕及其化合物在合成工業(yè).上有廣泛用途,下圖是用釕( Ru)基催化劑催化合成甲酸的過(guò)程。每生成92g液態(tài)HCOOH放出62.4kJ的熱量。

①根據(jù)圖示寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_______________

②下列說(shuō)法正確的是________

a.圖示中物質(zhì)I為該反應(yīng)的催化劑

b.圖示中參與循環(huán)的物質(zhì)只有CO2和H2

c.反應(yīng)的活化能為62.4 kJ·mol -1

Answer 1

【答案】Ru+2Cl2+2NaClNa2RuCl6 保持還原性反應(yīng)環(huán)境，防止金屬釕被空氣中氧氣氧化 NaClO在酸性環(huán)境下氧化性增強(qiáng) 增加RuO4在溶液中的溶解性 82% H2(g)+CO2(g)=HCOOH(l) △H=-31.2kJ·mol-1 a

【解析】

II．含Ru廢催化劑加入KOH/KNO3混合溶液浸取，硝酸根在堿性環(huán)境下將Ru元素氧化為K2RuO4，自身被還原成紅棕色氣體NO2，之后再加入硫酸酸化的次氯酸鈉，將K2RuO4氧化為RuO4，蒸餾得到RuO4，加鹽酸和乙醇混合液進(jìn)行吸收，得到RuCl3溶液，之后進(jìn)行減壓蒸餾得到β—RuCl3晶體；

Ⅲ．H2和物質(zhì)I反應(yīng)生成水和物質(zhì)Ⅱ，之后物質(zhì)II和CO2反應(yīng)生成物質(zhì)Ⅲ，之后物質(zhì)Ⅲ和水反應(yīng)生成物質(zhì)I和HCOOH，所以物質(zhì)I為催化劑，氫氣和二氧化碳為反應(yīng)物

I．(1)根據(jù)題意反應(yīng)物有Ru、NaCl以及氯氣，產(chǎn)物有Na2RuCl6，該過(guò)程中Ru元素被氧化成+4價(jià)，Cl元素被還原成-1價(jià)，根據(jù)電子守恒和元素守恒可得化學(xué)方程式為Ru+2Cl2+2NaClNa2RuCl6；

(2)空氣中的氧氣具有氧化性，升溫階段加入還原性淀粉可以保持還原性反應(yīng)環(huán)境，防止金屬釕被空氣中氧氣氧化；

II．(3)酸性環(huán)境下可以增強(qiáng)NaClO的氧化性；

(4)加入乙醇可以增大RuO4在溶液中的溶解度；

(5)根據(jù)三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的Ru單質(zhì)的平均質(zhì)量為=0.500g，根據(jù)方程式可知樣品中RuCl3的質(zhì)量為=1.0272g，則樣品的純度為=82%；

(6)①根據(jù)整個(gè)流程可知，CO2和H2為反應(yīng)物，產(chǎn)物為HCOOH，92gHCOOH的物質(zhì)的量為=2mol，所以生成1mol液體HCOOH放出31.2kJ能量，熱化學(xué)方程式為H2(g)+CO2(g)=HCOOH(l)△H=-31.2kJ·mol-1；

②a．據(jù)圖可知物質(zhì)I雖然參與整個(gè)過(guò)程，但整個(gè)反應(yīng)前后沒(méi)有變化，且反應(yīng)從物質(zhì)I和氫氣的反應(yīng)開(kāi)始，所以為該反應(yīng)的催化劑，故a正確；

b．據(jù)圖可知催化劑雖然整個(gè)過(guò)程前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有變化，但也參與了整個(gè)循環(huán)，故b錯(cuò)誤；

c．每生成2mol HCOOH放出62.4kJ的能量，據(jù)此可知反應(yīng)物和生成物的能量之差，不能確定反應(yīng)的活化能，故c錯(cuò)誤；

綜上所述選a。