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飲用水中常見的污染物有三氯乙酸(CCl3COOH)、NO3-等,難以直接氧化降解,可通過Fe/Cu微電池法、芬頓法等方法將污染物除去。
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(1)pH=4時(shí),向含有三氯乙酸的水樣中投入鐵屑和銅屑,通過原電池反應(yīng)生成的活性氫原子(H)將CCl3COOH脫氯后轉(zhuǎn)化為CHCl2COOH。
①寫出活性氫原子(H)與CCl3COOH反應(yīng)的離子方程式:
CCl3COOH+2H=CHCl2COOH+Cl-+H+
CCl3COOH+2H=CHCl2COOH+Cl-+H+
。
②鐵屑和銅屑的總質(zhì)量一定,改變鐵屑和銅屑的質(zhì)量比,水樣中單位時(shí)間三氯乙酸的脫氯率如圖1所示,當(dāng)大于4時(shí),鐵屑質(zhì)量越大,脫氯率越低的原因是
形成的Fe/Cu微電池?cái)?shù)目減少,生成的活性氫原子少
形成的Fe/Cu微電池?cái)?shù)目減少,生成的活性氫原子少
。
(2)取上述反應(yīng)后的溶液,向其中加入H2O2,發(fā)生如圖2所示轉(zhuǎn)化,生成羥基自由基(?OH),?OH能將溶液中的CHCl2COOH等物質(zhì)進(jìn)一步脫氯除去。
①寫出圖2所示轉(zhuǎn)化中反應(yīng)Ⅱ的離子方程式:
2Fe3++H2O2═2Fe2++2H++O2
2Fe3++H2O2═2Fe2++2H++O2

②控制水樣的pH不同,所得脫氯率如圖3所示,當(dāng)pH>4后,脫氯率逐漸下降的原因是
Fe2+、Fe3+發(fā)生水解,濃度降低,減少了?OH的生成
Fe2+、Fe3+發(fā)生水解,濃度降低,減少了?OH的生成
。
(3)石墨烯負(fù)載納米鐵能迅速有效地還原污水中的NO3-,納米鐵還原廢水中NO3-的可能反應(yīng)機(jī)理如圖所示。
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①納米鐵還原NO3-的過程可描述為
納米Fe失去電子生成Fe2+;吸附在納米鐵表面上的NO3-得到電子還原生成NO2-;NO2-在納米鐵表面上進(jìn)一步得電子還原生成N2和NH4+
納米Fe失去電子生成Fe2+;吸附在納米鐵表面上的NO3-得到電子還原生成NO2-;NO2-在納米鐵表面上進(jìn)一步得電子還原生成N2和NH4+

②經(jīng)檢驗(yàn),污水經(jīng)處理后,水體中NO3-、NO2-濃度很小,但水中總氮濃度下降不明顯,原因是
NO2-在納米鐵表面上被還原生成NH4+的速率大于生成N2的速率
NO2-在納米鐵表面上被還原生成NH4+的速率大于生成N2的速率
。

【答案】CCl3COOH+2H=CHCl2COOH+Cl-+H+;形成的Fe/Cu微電池?cái)?shù)目減少,生成的活性氫原子少;2Fe3++H2O2═2Fe2++2H++O2↑;Fe2+、Fe3+發(fā)生水解,濃度降低,減少了?OH的生成;納米Fe失去電子生成Fe2+;吸附在納米鐵表面上的NO3-得到電子還原生成NO2-;NO2-在納米鐵表面上進(jìn)一步得電子還原生成N2和NH4+;NO2-在納米鐵表面上被還原生成NH4+的速率大于生成N2的速率
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:22引用:1難度:0.7
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