Question

【題目】某化工廠生產(chǎn)化工原料的同時(shí)會產(chǎn)生多右種廢液，其有機(jī)廢液的主要成分為苯胺、苯酚、苯甲醇(都微溶于水)，其無機(jī)廢液的主要污染成分為Cr2O72-，該工廠處理廢液的方法如下：

I.利用物質(zhì)的酸堿性，從有機(jī)廢液中分離、回收有機(jī)物

（1）物質(zhì)A為______，物質(zhì)B為______， 物質(zhì)C為_________。(填寫化學(xué)式)

（2）若想選用一種試劑僅僅將苯甲酸與其他種物質(zhì)分開，則應(yīng)選用的試劑是______。

II.利用納米級Cu2O處理含有Cr2O72-的酸性廢水

已知：Cu2OCu+CuSO4；pH=5時(shí)Cr3+會形成Cr(OH)3沉淀

（3）工業(yè)上用肼（N2H4）與新制的Cu(OH)2反應(yīng)制備納米級Cu2O，同時(shí)放出N2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。

（4）光照時(shí)，會在形成的微電極上發(fā)生電極反應(yīng)，反應(yīng)原理如下圖所示，

對Cu2O的作用提出兩種假設(shè)：

a. Cu2O作光催化劑；

b. Cu2O與Cr2O72-發(fā)生氧化還原反應(yīng)

己知：Cu2O的添加量是1.74×10-4mol/L，Cr2O72-的初始濃度是9.60×10-4mol/L；對比實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)1.5小時(shí)結(jié)果如右圖所示。結(jié)合試劑用量數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得到的結(jié)論是假設(shè)_____成立，寫出該過程的正極反應(yīng)方程式：_______________。

（5）溶液的pH對Cr2O72-降解率的影響如下圖所示。

由上圖可知，pH=3時(shí)，Cr2O72-的降解率最大；pH=2與pH=5時(shí)，Cr2O72-的降解率低的原因分別可能是___________、______________。

Answer 1

【答案】 NaOH或Na2CO3 CO2 HCl NaHCO3溶液 N2H4+4Cu(OH)2=2Cu2O+N2↑+6H2O a Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7H2O pH=2時(shí)，Cu2O會轉(zhuǎn)化為Cu和Cu2+ pH=5時(shí)，會產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀覆蓋在催化利Cu2O表面，影響反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行

【解析】苯胺、苯酚、苯甲醇都微溶于水，而苯甲酸與苯酚加入氫氧化鈉或碳酸鈉溶液，轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)，加入有機(jī)溶劑萃取苯胺和苯甲醇，分液得到水層和有機(jī)層。水層中含有苯酚鈉和苯甲酸鈉，苯酚的酸性弱于碳酸，苯甲酸的酸性強(qiáng)于碳酸，因此通入CO2即可把苯酚鈉轉(zhuǎn)化為苯酚，物質(zhì)2是苯酚。鹽酸是強(qiáng)酸，向苯甲酸鈉溶液中加入鹽酸生成苯甲酸，即物質(zhì)1是苯甲酸；苯胺含有氨基，能與鹽酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)，分液得到水層，加入氫氧化鈉再轉(zhuǎn)化為苯胺，物質(zhì)3是苯胺，物質(zhì)4是苯甲醇。

（1）根據(jù)以上分析可知物質(zhì)A為NaOH或Na2CO3，物質(zhì)B為CO2，物質(zhì)C為HCl。（2）若想選用一種試劑僅僅將苯甲酸與其他種物質(zhì)分開，由于其余物質(zhì)與碳酸氫鈉均不反應(yīng)，則應(yīng)選用的試劑是NaHCO3溶液。（3）工業(yè)上用肼（N2H4）與新制的Cu(OH)2反應(yīng)制備納米級Cu2O，同時(shí)放出N2，根據(jù)原子守恒和電子得失守恒可知該反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2H4+4Cu(OH)2=2Cu2O+N2↑+6H2O。（4）若發(fā)生氧化還原反應(yīng)，則存在比例：3Cu2O～Cr2O72-，計(jì)算9.60×10-4×3×69.5%=2.00×10-3＞1.74×10-4mol/L；實(shí)驗(yàn)可以看到只有氧化亞銅和只有光照時(shí)，Cr2O72-的轉(zhuǎn)化率很低，說明反應(yīng)條件是光照條件下和Cu2O同時(shí)存在，因此假設(shè)a成立，正極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，則正極反應(yīng)式為Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7H2O；（5）由圖可知：pH＝2.5時(shí)Cu2O會歧化（轉(zhuǎn)化）為Cu 和Cu2+；根據(jù)已知信息可知pH=5時(shí)，會產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀覆蓋在催化劑Cu2O表面，影響反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。