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更新时间:2024-04-27 19:09:31

1、

H2O2可降解废水中的有机物,活性炭(AC)能促进H2O2分解产生羟基自由基(·OH),提高对水中有机化合物的降解率。实验表明,AC表面的酸碱性会影响H2O2的分解反应。实验室中,将纯化的AC在氮气(60mL·min-1)和氨气(20mL·min-1)气氛中于650℃热处理2h可制得氨气改性活性炭(ACN)。回答下列问题:

(1)纯化AC:将AC研磨后置于10%盐酸中浸泡6h除去灰分,用蒸馏水洗涤至中性。研磨的目的是_____________。为了防止放置过程中再次吸水,烘干后的AC应置于_________(填仪器名称)中备用。

(2)制备ACN:

1

检查装置气密性并加入药品后,加热前应进行的操作是_________,其目的是_________;一段时间后,打开电炉并加热反应管,此时活塞K1、K2、K3的状态为______________。U型管b内试剂B的作用是____________________。

(3)通过氨气改性处理后,得到的ACN表面仍有少量羧基和酚羟基,其含量可采用滴定法测定。测定羧基含量的方法:在锥形瓶中加入ACN0.5g,加入0.05mol· L-1的X溶液amL。上恒温摇床,吸附平衡。以甲基橙作指示剂,用0.1mol·L-1的标准盐酸反滴定剩余的X溶液,标准盐酸的平均用量为bmL。则X为________(填“NaOH”“Na2CO3”或“NaHCO3”),计算所得活性炭表面的羧基含量为______mol·kg-1(已知:ACN中,羧基的Ka=1.0×10-4、酚羟基的Ka=5.0×10-9、碳酸的Ka1=4.2×10-7、Ka2=5.6×10-11;用含a、b的代数式表示)。

(4)某课题组以2500mg·L-1苯酚溶液为模型废水,研究AC和ACN表面的酸碱性对H2O2降解苯酚的影响,得到如下图像:

2

由图像可知,________(填“AC”或“ACN”)更有利于H2O2降解苯酚,原因是__________________________________。

【考点】
【答案】

增大接触面积,提高酸洗涤效率   干燥器   通入氮气   将装置内的空气赶走,以免干扰实验   关闭K1,打开K2、K3   防止烧杯中的水蒸气进入管式炉   NaHCO3   0.1a-0.2b   ACN   ACN表面呈碱性,有利于双氧水分解产生羟基  

【解析】

(1)研磨的目的是增大接触面积,提高酸洗涤效率;为了防止放置过程中再次吸水,烘干后的AC应置于干燥器中备用,故答案为:增大接触面积,提高酸洗涤效率;干燥器;

(2)加热前应通入氮气,将装置内的空气赶走,以免干扰实验;关闭K1,打开K2、K3,打开电炉并加热反应管; U型管b内试剂B的作用是防止烧杯中的水蒸气进入管式炉,故答案为:通入氮气;将装置内的空气赶走,以免干扰实验;关闭K1,打开K2、K3;防止烧杯中的水蒸气进入管式炉;

(3)能和酚羟基反应的有:Na2CO3,NaOH;能和羧酸反应的有:Na2CO3,NaOH,NaHCO3,所以测定羧基含量用NaHCO3标准溶液;根据NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O可知,剩余的n(NaHCO3)= n(HCl)=0.1×b×10-3 mol,根据CH3COOH+ NaHCO3=CO2↑+H2O+ CH3COONa,n(CH3COOH)=(0.05×a×0-3-0.1×b×10-3)mol,羧基含量为[(0.05×a×0-3-0.1×b×10-3)/0.5×10-3]mol·kg-1=(0.1a-0.2b) mol·kg-1,故答案为:NaHCO3;0.1a-0.2b;

(4)根据图像可知,ACN苯酚剩余率更少,降解的更多,因为ACN与AC的pH相比,ACN表面显碱性,有利于双氧水分解产生羟基,故答案为:ACN;ACN表面呈碱性,有利于双氧水分解产生羟基。

题型:实验题 题类: 难度:一般 组卷次数:0
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