納米零價(jià)鐵可用于去除水體中的六價(jià)鉻[Cr(VI)]與硝酸鹽等污染物。
(1)用FeCl2溶液與NaBH4(H元素為-1價(jià))溶液反應(yīng)制備納米零價(jià)鐵的化學(xué)方程式:FeCl2+2NaBH4+6H2O═Fe+2B(OH)3+2NaCl+7H2↑。當(dāng)生成5.6gFe時(shí),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 0.8mol0.8mol。
(2)納米零價(jià)鐵可將水體中Cr(VI)還原為Cr3+,再將Cr3+轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3(兩性氫氧化物)從水體中除去。
①室溫下Cr(VI)總濃度為0.20mol?L-1溶液中,含鉻物種濃度隨pH的分布如圖一所示。H2CrO4的Ka1Ka2為 105.8105.8。
②調(diào)節(jié)溶液pH,可使Cr3+轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3沉淀而被除去。但pH>9時(shí),鉻的去除率卻降低,其原因是 Cr(OH)3與OH-反應(yīng)生成可溶于水的[Cr(OH)4]-或CrO2-Cr(OH)3與OH-反應(yīng)生成可溶于水的[Cr(OH)4]-或CrO2-。
(3)有人研究了用納米零價(jià)鐵去除水體中NO3-。
①控制其他條件不變,用納米零價(jià)鐵還原水體中的NO3-,測(cè)得溶液中NO3-、NO2-、NH4+濃度隨時(shí)間變化如圖二所示。與初始溶液中氮濃度相比,反應(yīng)過(guò)程中溶液中的總氮(NO3-、NO2-、NH4+)濃度減少,其可能原因是 NO3-可以被Fe還原為N2或者是NO而逸出水體NO3-可以被Fe還原為N2或者是NO而逸出水體。
②將一定量納米零價(jià)鐵和少量銅粉附著在生物炭上,可用于去除水體中NO3-,其部分反應(yīng)原理如圖三所示。與不添加銅粉相比,添加少量銅粉時(shí)去除NO3-效率更高,其主要原因是 加少量銅粉時(shí),F(xiàn)e-Cu-水溶液構(gòu)成原電池,加速鐵還原水體中NO3-的速率加少量銅粉時(shí),F(xiàn)e-Cu-水溶液構(gòu)成原電池,加速鐵還原水體中NO3-的速率;NO3-轉(zhuǎn)化為NH4+的機(jī)理可描述為 納米零價(jià)鐵還原水體中的NO3-,NO3-被Fe還原為NO2-,NO2-在納米零價(jià)鐵或Cu表面上得到電子轉(zhuǎn)化為NH4+納米零價(jià)鐵還原水體中的NO3-,NO3-被Fe還原為NO2-,NO2-在納米零價(jià)鐵或Cu表面上得到電子轉(zhuǎn)化為NH4+。
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【考點(diǎn)】“三廢”處理與環(huán)境保護(hù).
【答案】0.8mol;105.8;Cr(OH)3與OH-反應(yīng)生成可溶于水的[Cr(OH)4]-或CrO2-;NO3-可以被Fe還原為N2或者是NO而逸出水體;加少量銅粉時(shí),F(xiàn)e-Cu-水溶液構(gòu)成原電池,加速鐵還原水體中NO3-的速率;納米零價(jià)鐵還原水體中的NO3-,NO3-被Fe還原為NO2-,NO2-在納米零價(jià)鐵或Cu表面上得到電子轉(zhuǎn)化為NH4+
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:49引用:2難度:0.5
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3.工業(yè)上常用微生物法、吸收法、電解法、還原法等消除硫、氮等引起的污染。
(1)微生物法脫硫
富含有機(jī)物的弱酸性廢水在SBR細(xì)菌作用下產(chǎn)生CH3COOH、H2等物質(zhì),可將廢水中還原為H2S,同時(shí)用N2或CO2將H2S從水中吹出,再用堿液吸收。SO2-4
①的空間構(gòu)型為SO2-4
②CH3COOH與在SBR細(xì)菌作用下生成CO2和H2S的離子方程式為SO2-4
③將H2S從水中吹出時(shí),用CO2比N2效果更好,其原因是
(2)吸收法脫硫
煙氣中的SO2可以用“亞硫酸銨吸收法”處理,發(fā)生的反應(yīng)為(NH4)2SO3+SO2+H2O═2NH4HSO3,測(cè)得25℃時(shí)溶液pH與各組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的變化關(guān)系如圖-1所示.b點(diǎn)時(shí)溶液pH=7,則n():n(NH+4)=HSO-3
(3)電解法脫硫
用NaOH吸收后SO2,所得NaHSO3溶液經(jīng)電解后可制取Na2S2O4溶液,反應(yīng)裝置如圖-2所示。電解時(shí)每有1molS2生成有O2-4
(4)還原法脫氮
用催化劑協(xié)同納米零價(jià)鐵去除水體中。其催化還原反應(yīng)的過(guò)程如圖-3所示。NO-3
①該反應(yīng)機(jī)理中生成N2的過(guò)程可描述為
②過(guò)程中去除率及N2生成率如圖-4所示,為有效降低水體中氮元素的含量,宜調(diào)整水體pH為4.2,當(dāng)pH<4.2時(shí),隨pH減小,N2生成率逐漸降低的原因是NO-3發(fā)布:2024/12/30 5:30:2組卷:39引用:4難度:0.5