《2025年学霸高考黑题化学人教版》

(2025·天津二模)钯(Pd)是贵金属元素之一,其在氢能领域的应用被确定为全球新的优先研究领域。某化学兴趣小组同学利用CO和PdCl₂反应制取Pd,并测定PdCl₂中Pd的含量,实验装置如图所示(部分仪器省略)。回答下列问题。

已知:①甲酸为无色易挥发的液体;②A的三颈烧瓶中反应的化学方程式为$HCOOH\xrightarrow[△]{浓硫酸}CO↑+H₂O。$
(1)仪器X的名称为恒压分液漏斗(恒压滴液漏斗),该仪器的优点为平衡压强，使液体顺利滴下。
(2)装入药品前,应先检查装置的气密性,实验中浓硫酸除作催化剂外,还起脱水剂的作用。
(3)B中NaOH溶液的作用为除去挥发出的甲酸(或酸性物质),写出NaOH的电子式$\mathrm{Na^+[:O:H]^-}$。
(4)C中产生黑色粉末状沉淀,且溶液的pH减小,则C中发生反应的离子方程式为$\mathrm{CO}+\mathrm{Pd^{2+}}+\mathrm{H_2O}=\mathrm{CO_2}+\mathrm{Pd}\downarrow+2\mathrm{H}^+$。
(5)某同学指出该实验存在缺陷,改进措施为在上述装置末端连接c(或b)装置(填字母)。

(6)丁二酮肟钯重量法因其特效性一直沿用作为钯的标准测定方法。在酸性溶液中钯离子能与丁二酮肟形成螯合物沉淀,利用丁二酮肟钯与钯之间的换算因数(钯元素在丁二酮肟钯中所占质量比)可计算钯的含量。测定PdCl₂样品中钯的含量的实验步骤如下:
①准确称取m₁gPdCl₂样品,加入2mL盐酸,加热溶解,加入一定量的水稀释;
②加入足量的丁二酮肟乙醇溶液,搅拌,静置陈化;
③过滤、洗涤、烘干至恒重,称量所得丁二酮肟钯的质量为m₂g。
已知丁二酮肟钯与钯之间的换算因数为0.316,则该PdCl₂样品中钯的含量为$\frac{31.6\mathrm{m_2}}{m_1}$%(用含m₁、m₂的代数式表示)。

答案： 巩固训练2
(1)恒压分液漏斗(恒压滴液漏斗) 平衡压强，使液体顺利滴下
(2)检查装置的气密性 脱水剂
(3)除去挥发出的甲酸(或酸性物质) $\mathrm{Na^+[:O:H]^-}$
(4)$\mathrm{CO}+\mathrm{Pd^{2+}}+\mathrm{H_2O}=\mathrm{CO_2}+\mathrm{Pd}\downarrow+2\mathrm{H}^+$
(5)c(或b)
(6)$\frac{31.6\mathrm{m_2}}{m_1}$
解题思路
甲酸在浓硫酸脱水作用下生成$\mathrm{CO}$，$\mathrm{CO}$中混有挥发的$\mathrm{HCOOH}$，用$\mathrm{NaOH}$溶液除去$\mathrm{HCOOH}$蒸气，再将$\mathrm{CO}$通入$\mathrm{PdCl_2}$溶液中生成$\mathrm{Pd}$单质，通过测定$\mathrm{Pd}$单质的质量可测定$\mathrm{PdCl_2}$中钯的含量。
解析:
(2)实验过程中有水生成，浓硫酸起催化剂和脱水的作用。
(3)甲酸易挥发，生成的$\mathrm{CO}$中含有挥发出的甲酸气体，所以B中$\mathrm{NaOH}$溶液的作用为除去挥发出的甲酸气体，氢氧化钠是离子化合物，电子式为$\mathrm{Na^+[:O:H]^-}$。
(4)根据实验现象分析，C中产生的黑色粉末状沉淀为金属$\mathrm{Pd}$，溶液pH减小，酸性增强。
(5)$\mathrm{CO}$为污染性气体，该实验的缺陷为无尾气处理装置，而$\mathrm{CO}$为可燃性气体，可用气球收集，也可以用点燃法除去，但C中反应生成$\mathrm{CO_2}$，不能直接用酒精灯点燃，需要将$\mathrm{CO}$除去后再点燃，所以可选用b或c装置。
(6)由题意可知丁二酮肟的质量换算因数即为钯元素的质量，则该$\mathrm{PdCl_2}$样品中钯的含量为$\frac{31.6\mathrm{m_2}}{m_1}\%$。
归纳总结
尾气处理思维模型构建：
明确尾气成分→分析尾气性质(水溶性、可燃性、氧化性、还原性等)→确定尾气处理装置
若是吸收法，根据尾气的水溶液的酸碱性或尾气的氧化还原性确定吸收剂；确定是否需要防倒吸
吸收法、点燃法或收集法