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纳米零价铁可用于去除水体中的六价铬[Cr(VI)]与硝酸盐等污染物。
(1)用FeCl2溶液与NaBH4(H元素为-1价)溶液反应制备纳米零价铁的化学方程式:FeCl2+2NaBH4+6H2O═Fe+2B(OH)3+2NaCl+7H2↑。当生成lmolFe时,转移电子的物质的量为
8mol
8mol

(2)纳米零价铁可将水体中Cr(VI)还原为Cr3+,再将Cr3+转化为Cr(OH)3(两性氢氧化物)从水体中除去。
①室温下Cr(VI)总浓度为0.20mol⋅L-1溶液中,含铬物种浓度随pH的分布如图1所示。H2CrO4的Ka2=
10-6.5
10-6.5


②调节溶液pH,可使Cr3+转化为Cr(OH)3沉淀而被除去。但pH>9时,铬的去除率却降低,其原因是
Cr(OH)3可以OH-之间反应生成易溶于水的物质
Cr(OH)3可以OH-之间反应生成易溶于水的物质

(3)有人研究了用纳米零价铁去除水体中NO3-
①控制其他条件不变,用纳米零价铁还原水体中的NO3-,测得溶液中NO3-,NO2-,NH4+浓度随时间变化如图 2所示。与初始溶液中氮浓度相比,反应过程中溶液中的总氮(NO3-、NO2-、NH4+)浓度减少,其可能原因是
NO3-可以被Fe还原为N2或者是NO而逸出水体
NO3-可以被Fe还原为N2或者是NO而逸出水体

②将一定量纳米零价铁和少量铜粉附着在生物炭上,可用于去除水体中NO3-,其部分反应原理如题3。与不添加铜粉相比,添加少量铜粉时去除NO3-效率更高,其主要原因是
加少量铜粉时,Fe-Cu-水溶液构成原电池,加速铁还原水体中的NO3-的速率
加少量铜粉时,Fe-Cu-水溶液构成原电池,加速铁还原水体中的NO3-的速率
;NO3-转化为NH4+的机理可描述为
纳米零价铁还原水体中的NO3-,NO3-被Fe还原为NO2-,NO2-在纳米零价铁或Cu表面上得到电子转化为NH4+
纳米零价铁还原水体中的NO3-,NO3-被Fe还原为NO2-,NO2-在纳米零价铁或Cu表面上得到电子转化为NH4+

【答案】8mol;10-6.5;Cr(OH)3可以OH-之间反应生成易溶于水的物质;NO3-可以被Fe还原为N2或者是NO而逸出水体;加少量铜粉时,Fe-Cu-水溶液构成原电池,加速铁还原水体中的NO3-的速率;纳米零价铁还原水体中的NO3-,NO3-被Fe还原为NO2-,NO2-在纳米零价铁或Cu表面上得到电子转化为NH4+
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:63引用:1难度:0.4
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    发布:2024/12/30 5:30:2组卷:27引用:2难度:0.9
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    发布:2024/12/30 4:0:1组卷:331引用:16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:43引用:4难度:0.5
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