Question

【題目】三氯化釕是一種重要的貴金屬化合物，廣泛應用于氯堿工業中金屬陽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，大部分釕粉轉化為氯釕酸鈉(Na2RuCl6)，再經過一系列化學工藝制備出三氯化釕。

(1)生成氯釕酸鈉的化學方程式為__________________

(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:

回答下列問題:

(3)“氧化”時加H2SO4的目的______________________

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

(5)可用氫還原重量法測定產品的純度,其原理為2RuCl3+3H2==2Ru+6HCl。某同學對產品純度進行測定,所得數據記錄如下:

則產品的純度為________(用百分數表示,保留兩位有效數字)

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

①根據圖示寫出該反應的熱化學方程式_______________

②下列說法正確的是________

a.圖示中物質I為該反應的催化劑

b.圖示中參與循環的物質只有CO2和H2

c.反應的活化能為62.4 kJ·mol -1

Answer 1

【答案】Ru+2Cl2+2NaClNa2RuCl6 保持還原性反應環境，防止金屬釕被空氣中氧氣氧化 NaClO在酸性環境下氧化性增強 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行吸收，得到RuCl3溶液，之后進行減壓蒸餾得到β—RuCl3晶體；

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

I．(1)根據題意反應物有Ru、NaCl以及氯氣，產物有Na2RuCl6，該過程中Ru元素被氧化成+4價，Cl元素被還原成-1價，根據電子守恒和元素守恒可得化學方程式為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環境，防止金屬釕被空氣中氧氣氧化；

II．(3)酸性環境下可以增強NaClO的氧化性；

(4)加入乙醇可以增大RuO4在溶液中的溶解度；

(5)根據三組實驗數據得到的Ru單質的平均質量為=0.500g，根據方程式可知樣品中RuCl3的質量為=1.0272g，則樣品的純度為=82%；

(6)①根據整個流程可知，CO2和H2為反應物，產物為HCOOH，92gHCOOH的物質的量為=2mol，所以生成1mol液體HCOOH放出31.2kJ能量，熱化學方程式為H2(g)+CO2(g)=HCOOH(l)△H=-31.2kJ·mol-1；

②a．據圖可知物質I雖然參與整個過程，但整個反應前后沒有變化，且反應從物質I和氫氣的反應開始，所以為該反應的催化劑，故a正確；

b．據圖可知催化劑雖然整個過程前后質量和化學性質沒有變化，但也參與了整個循環，故b錯誤；

c．每生成2mol HCOOH放出62.4kJ的能量，據此可知反應物和生成物的能量之差，不能確定反應的活化能，故c錯誤；

綜上所述選a。