Question

三氯化钌是一种重要的贵金属化合物，广泛应用于氯碱工业中金属阳极钌涂层及加氢催化剂。

I.三氯化钌的制备

将金属钌粉与氯化钠混合后，加入微量还原性淀粉，将温度升高到800~1000°C，再往熔融的熔体中通入氯气，大部分钌粉转化为氯钌酸钠(Na₂RuCl₆)，再经过一系列化学工艺制备出三氯化钌。

(1)生成氯钌酸钠的化学方程式为__________________

(2)升温阶段加入还原性淀粉的作用是__________________

II.三氯化钌的回收

从废弃催化剂回收三氯化钌的一种工艺流程如下图所示:

回答下列问题:

(3)“氧化”时加H₂SO₄的目的______________________

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

(5)可用氢还原重量法测定产品的纯度,其原理为2RuCl₃+3H₂==2Ru+6HCl。某同学对产品纯度进行测定,所得数据记录如下:

则产品的纯度为________(用百分数表示,保留两位有效数字)

(6)钌及其化合物在合成工业.上有广泛用途,下图是用钌( Ru)基催化剂催化合成甲酸的过程。每生成92g液态HCOOH放出62.4kJ的热量。

①根据图示写出该反应的热化学方程式_______________

②下列说法正确的是________

a.图示中物质I为该反应的催化剂

b.图示中参与循环的物质只有CO₂和H₂

c.反应的活化能为62.4 kJ·mol ^-1

Answer

Ru+2Cl2+2NaClNa2RuCl6 保持还原性反应环境，防止金属钌被空气中氧气氧化 NaClO在酸性环境下氧化性增强 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废催化剂加入KOH/KNO3混合溶液浸取，硝酸根在碱性环境下将Ru元素氧化为K2RuO4，自身被还原成红棕色气体NO2，之后再加入硫酸酸化的次氯酸钠，将K2RuO4氧化为RuO4，蒸馏得到RuO4，加盐酸和乙醇混合液进行吸收，得到RuCl3溶液，之后进行减压蒸馏得到β—RuCl3晶体；

Ⅲ．H2和物质I反应生成水和物质Ⅱ，之后物质II和CO2反应生成物质Ⅲ，之后物质Ⅲ和水反应生成物质I和HCOOH，所以物质I为催化剂，氢气和二氧化碳为反应物

I．(1)根据题意反应物有Ru、NaCl以及氯气，产物有Na2RuCl6，该过程中Ru元素被氧化成+4价，Cl元素被还原成-1价，根据电子守恒和元素守恒可得化学方程式为Ru+2Cl2+2NaClNa2RuCl6；

(2)空气中的氧气具有氧化性，升温阶段加入还原性淀粉可以保持还原性反应环境，防止金属钌被空气中氧气氧化；

II．(3)酸性环境下可以增强NaClO的氧化性；

(4)加入乙醇可以增大RuO4在溶液中的溶解度；

(5)根据三组实验数据得到的Ru单质的平均质量为=0.500g，根据方程式可知样品中RuCl3的质量为=1.0272g，则样品的纯度为=82%；

(6)①根据整个流程可知，CO2和H2为反应物，产物为HCOOH，92gHCOOH的物质的量为=2mol，所以生成1mol液体HCOOH放出31.2kJ能量，热化学方程式为H2(g)+CO2(g)=HCOOH(l)△H=-31.2kJ·mol-1；

②a．据图可知物质I虽然参与整个过程，但整个反应前后没有变化，且反应从物质I和氢气的反应开始，所以为该反应的催化剂，故a正确；

b．据图可知催化剂虽然整个过程前后质量和化学性质没有变化，但也参与了整个循环，故b错误；

c．每生成2mol HCOOH放出62.4kJ的能量，据此可知反应物和生成物的能量之差，不能确定反应的活化能，故c错误；

综上所述选a。