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解答题-原理综合题 较难0.4 引用2 组卷1044
化学需氧量(COD)是指用强氧化剂将1L废水中的还原性物质氧化为二氧化碳和水所消耗的氧化剂的量，并换算成以为氧化剂时所消耗的质量。水体COD值常作为水体中有机污染物相对含量的综合指标之一、Fenton()法能产生和具有强氧化性的羟基自由基(·OH)引发一系列链式反应，被广泛应用于有机废水的治理。
(1)羟基自由基(·OH)的电子式为_______。
(2)分别取初始pH=4、COD=80的废水200mL，加入200mL ，改变起始投加的量，反应相同时间。测得反应后水样COD随投加量的关系如图所示。当投加量超过1时，反应后水样COD不降反升的原因可能是_______。

(3)已知·OH更容易进攻有机物分子中电子云密度较大的基团。1-丁醇比正戊烷更容易受到·OH进攻的原因是_______。
(4)在Fenton法的基础上改进的基于硫酸根自由基()的氧化技术引起关注。研究发现，一种石墨烯纳米复合材料对催化活化产生具有很好的效果。结构为。
①与试剂相比，一石墨烯/的使用范围更广。在强碱性条件下反应生成·OH，写出该反应的离子方程式：_______。
②一种制取一石墨烯纳米复合材料的物种转化关系可表示为(GO表示石墨烯)

在石墨烯表面制得1mol ，理论上需要消耗的物质的量为_______mol。
③利用该复合材料催化活化并去除废水中有机污染物的可能反应机理如图所示。该机理可描述为_______。
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知识点：电子式的书写与判断氧化还原反应在生活、生产中的应用催化剂对化学反应速率的影响 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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NOx是空气的污染物，废水中的氨氮(以NH3、NH存在)和硝态氮(以NO、NO存在)会引起水体富营养化，需经处理后才能排放。
(1)电解氧化吸收法可将废气中的 NOx转变为NO。电解 0.1 mol·L-1NaCl 溶液时，溶液中相关成分的浓度变化与电流强度的关系如图-1 所示。向 0.1 mol·L-1NaCl 溶液中通入 NO，测得电流强度与 NO 的脱除率的关系如图-2 所示。
   
①电解NaCl溶液作吸收液时，若电流强度为4A，吸收NO 的反应离子方程式为_______。
②当电流强度大于 4A 后，NO去除率下降，其原因是_______。
(2)某氮肥厂处理氨氮废水的方案如图，回答下列问题：
   
①“氧化池”中可用活性炭—臭氧可处理高浓度氨氮废水。氧化机理如图-3 所示。*表示吸附在活性炭表面的物种，·OH 为羟基自由基。其它条件不变，调节 pH，废水中氨氮去除率随 pH 的变化如图-4 所示。随 pH 增大氨氮去除率先明显增大后变化较小的可能原因是_______。
   
②“反硝化池”中发生的变化为：HNO3→→N2。1 mol HNO3完全转化理论上消耗甲醇的质量为_______。
(3)纳米Fe 可还原去除水中的硝酸盐污染物。
已知：i.纳米 Fe 具有很高的活性，易被氧化使表面形成氧化层
ii.纳米 Fe 将还原为的转化关系如下：

①纳米 Fe 的制备原理：FeSO4＋2NaBH4＋6H2O=2B(OH)3＋Fe＋7H2↑＋Na2SO4; 已知电负性 H>B，则该反应中氧化剂是_______(填化学式) 。
②检验还原后的溶液中存在的实验方法是_______。
③溶液初始 pH 较低有利于 的去除，其可能的原因是_______。
饮用水中常见的污染物有三氯乙酸(CCl3COOH)、 NO等，难以直接氧化降解，可通过Fe/Cu微电池法、芬顿法等方法将污染物除去。
(1)pH=4时，向含有三氯乙酸的水样中投入铁屑和铜屑，通过原电池反应生成的活性氢原子(H)将CCl3COOH脱氯后转化为CHCl2COOH。
①写出活性氢原子(H)与CCl3COOH反应的离子方程式：_______。
②铁屑和铜屑的总质量一定，改变铁屑和铜屑的质量比，水样中单位时间三氯乙酸的脱氯率如图1所示，当大于4时，铁屑质量越大，脱氯率越低的原因是_______。

(2)取上述反应后的溶液，向其中加入H2O2，发生如图2所示转化，生成羟基自由基(·OH)，·OH能将溶液中的CHCl2COOH等物质进一步脱氯除去。

①写出图2所示转化中反应Ⅱ的离子方程式：_______。
②控制水样的pH不同，所得脱氯率如图3所示，当pH>4后，脱氯率逐渐下降的原因是_______。

(3)石墨烯负载纳米铁能迅速有效地还原污水中的NO，纳米铁还原废水中NO的可能反应机理如图所示。

①纳米铁还原NO的过程可描述为_______。
②经检验，污水经处理后，水体中NO、NO浓度很小，但水中总氮浓度下降不明显，原因是_______。
苯酚(C6H5OH)是一种广泛使用的化工产品，但若在水体中存在超标又会导致严重的污染。
Ⅰ.现有一种在一定温度下用某分子筛催化N2O废气氧化苯制备苯酚的新方法，方程式为C6H6(g)＋N2O(g)⇌C6H5OH(g)＋N2(g)。
(1)已知：①6C(s，石墨)＋3H2(g)⇌C6H6(g)；ΔH1=＋82.9kJ·mol-1
②2N2(g)＋O2(g)⇌2N2O(g)；ΔH2=＋163.2kJ·mol-1
③12C(s，石墨)＋6H2(g)＋O2(g)⇌2C6H5OH(g)；ΔH3=-243kJ·mol-1
则C6H6(g)＋N2O(g)⇌C6H5OH(g)＋N2(g)；ΔH=___________。
(2)以固定N2O和苯酚比例、恒定流速、O2加入量为1%的条件下，考查单因素改变反应温度时对N2O转化率和苯酚选择性的影响如图1和图2所示。

①由图1可知，在723K进行反应时，N2O的初始转化率很高，随着反应时间的延续，N2O转化率迅速降低，究其原因可能是___________。
②由图2可知，在648K和673K反应时，苯酚的选择性基本保持恒定，而在698K和723K时，苯酚选择性随着反应进行迅速下降，高温时苯酚选择性下降的原因可能是___________。
Ⅱ.以苯酚为原料化合成某有机物的反应机理如图3所示(图中个别反应物未列出，Ph为苯环)：

(3)过程中生成的物质A的结构简式为___________。
Ⅲ.Fenton试剂氧化法是一种很好的除去废水中苯酚的方法。Fe2＋/H2O2联合处理有机废水时，Fe2＋＋H2O2=Fe3＋＋HO·＋OH-，生成了氧化性能极强的HO·，使废水中的苯酚得到彻底降解。
(4)①·OH与苯酚反应的化学方程式为___________。
②H2O2在Fe3O4催化下除去废水中的苯酚的原理如图4所示。研究在不同初始pH条件下，苯酚的去除率随时间的变化，结果表明：在反应开始时，初始pH=6的溶液中苯酚的去除率明显低于初始pH=3的溶液，但一段时间后两者接近，原因是___________。

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