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水体中的六价铬[Cr(Ⅵ)]对生态环境和人体健康威胁很大。工业废水中[Cr(Ⅵ)]常用还原沉淀法、微生物法等进行处理。
(1)“还原沉淀法”常用Na2SO3、FeSO4等处理Cr(Ⅵ)得到Cr(Ⅲ)。
已知溶液中含Cr(Ⅵ)的微粒(H2CrO4、Cr2
O
2
-
7
C
r
O
2
-
4
)的物质的量分数随pH的关系如图1所示。

①某含Cr(Ⅵ)废水的pH约为8,写出用Na2SO3处理该废水的主要离子方程式:
3
SO
2
-
3
+2
C
r
O
2
-
4
+5H2O=2Cr(OH)3↓+3
SO
2
-
4
+4OH-
3
SO
2
-
3
+2
C
r
O
2
-
4
+5H2O=2Cr(OH)3↓+3
SO
2
-
4
+4OH-
。[已知pH=3时,Cr(Ⅲ)以Cr3+形式存在,pH=7.5时,Cr(Ⅲ)开始沉淀]。
②其他条件相同,用Na2SO3处理不同pH含Cr(Ⅵ) 的废水,反应相同时间,Cr(Ⅵ)的去除率与pH的关系如图2所示。已知酸性条件下Cr(Ⅵ)对Na2SO3具有很强的氧化能力,pH<2时,Cr(Ⅵ)的去除率随pH降低而降低的原因是
部分
SO
2
-
3
与H+结合转化为SO2逸出,使得与Cr(Ⅵ)反应的
SO
2
-
3
的物质的量浓度减小,反应速率减慢
部分
SO
2
-
3
与H+结合转化为SO2逸出,使得与Cr(Ⅵ)反应的
SO
2
-
3
的物质的量浓度减小,反应速率减慢

③研究发现,用FeSO4处理pH=3的含Cr(Ⅵ)废水,Cr(Ⅵ)的去除率大于其被FeSO4还原的理论值。Cr(Ⅵ)的去除率大于理论值的原因是
Fe2+被Cr(Ⅵ)氧化为Fe3+,pH=3下Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体吸附了部分Cr( VI)
Fe2+被Cr(Ⅵ)氧化为Fe3+,pH=3下Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体吸附了部分Cr( VI)

(2)“微生物法”处理含Cr(Ⅵ)废水具有效率高、选择性强、吸附容量大等优点。一种微生物法是用硫酸盐还原菌(SRB)处理含Cr(Ⅵ)废水。
①硫酸盐还原菌能将水中的
SO
2
-
4
转化为S2-,S2-
C
r
O
2
-
4
可反应生成Cr2S3和S两种沉淀。写出S2-
C
r
O
2
-
4
反应的离子方程式:
6S2-+2
C
r
O
2
-
4
+8H2O=Cr2S3↓+3S↓+16OH-
6S2-+2
C
r
O
2
-
4
+8H2O=Cr2S3↓+3S↓+16OH-

②用硫酸盐还原菌(SRB)处理含铬废水时,温度常控制在30℃左右,温度过高,Cr(Ⅵ)的去除率低的原因是
温度过高,硫酸盐还原菌发生变性,失去活性
温度过高,硫酸盐还原菌发生变性,失去活性

③硫酸盐还原菌(SRB)常存在于水体中,会腐蚀许多金属及合金。一种Fe合金在硫酸盐还原菌存在条件下腐蚀的机理如图3所示。已知溶液中的S2-会完全转化为FeS,则Fe腐蚀后生成Fe(OH)2和FeS的物质的量之比为
3:1
3:1

【答案】3
SO
2
-
3
+2
C
r
O
2
-
4
+5H2O=2Cr(OH)3↓+3
SO
2
-
4
+4OH-;部分
SO
2
-
3
与H+结合转化为SO2逸出,使得与Cr(Ⅵ)反应的
SO
2
-
3
的物质的量浓度减小,反应速率减慢;Fe2+被Cr(Ⅵ)氧化为Fe3+,pH=3下Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体吸附了部分Cr( VI);6S2-+2
C
r
O
2
-
4
+8H2O=Cr2S3↓+3S↓+16OH-;温度过高,硫酸盐还原菌发生变性,失去活性;3:1
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:65引用:3难度:0.6
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  • 1.右图是某燃煤发电厂处理废气的装置示意图.装置内发生的主要反应中不含(  )

    发布:2024/12/30 4:0:1组卷:331引用:16难度:0.9
  • 2.下列说法不正确的是(  )

    发布:2024/12/30 5:30:2组卷:27引用:2难度:0.9
  • 3.工业上常用微生物法、吸收法、电解法、还原法等消除硫、氮等引起的污染。
    (1)微生物法脱硫
    富含有机物的弱酸性废水在SBR细菌作用下产生CH3COOH、H2等物质,可将废水中
    SO
    2
    -
    4
    还原为H2S,同时用N2或CO2将H2S从水中吹出,再用碱液吸收。
    SO
    2
    -
    4
    的空间构型为
     

    ②CH3COOH与
    SO
    2
    -
    4
    在SBR细菌作用下生成CO2和H2S的离子方程式为
     

    ③将H2S从水中吹出时,用CO2比N2效果更好,其原因是
     

    (2)吸收法脱硫
    烟气中的SO2可以用“亚硫酸铵吸收法”处理,发生的反应为(NH42SO3+SO2+H2O═2NH4HSO3,测得25℃时溶液pH与各组分物质的量分数的变化关系如图-1所示.b点时溶液pH=7,则n(
    NH
    +
    4
    ):n(
    HSO
    -
    3
    )=
     


    (3)电解法脱硫
    用NaOH吸收后SO2,所得NaHSO3溶液经电解后可制取Na2S2O4溶液,反应装置如图-2所示。电解时每有1molS2
    O
    2
    -
    4
    生成有
     
    molH+透过质子交换膜。
    (4)还原法脱氮
    用催化剂协同纳米零价铁去除水体中
    NO
    -
    3
    。其催化还原反应的过程如图-3所示。
    ①该反应机理中生成N2的过程可描述为
     

    ②过程中
    NO
    -
    3
    去除率及N2生成率如图-4所示,为有效降低水体中氮元素的含量,宜调整水体pH为4.2,当pH<4.2时,随pH减小,N2生成率逐渐降低的原因是
     

    发布:2024/12/30 5:30:2组卷:40引用:4难度:0.5
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