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用纳米Fe/Ni复合材料能去除污染水体的NO3−,Ni不参与反应。离子在材料表面...

用纳米Fe/Ni复合材料能去除污染水体的NO3Ni不参与反应。离子在材料表面的活性位点吸附后发生反应,活性位点被其他附着物占据会导致速率减慢(NH4+无法占据活性位点)。反应过程如图所示:

1)酸性环境中,纳米Fe/Ni去除NO3分两步,将步骤ii补充完整:

.NO3+Fe+2H+=NO2+Fe2++H2O

ⅱ.□      +      +H+=Fe2++      +      ______

2)初始pH=2.0的废液反应15min后,出现大量白色絮状物,过滤后很快变成红褐色,结合化学用语解释整个变化过程的原因_________

3)水体初始pH会影响反应速率,不同pH的硝酸盐溶液与纳米Fe/Ni反应时,溶液中随时间的变化如图1所示。(注:c0(NO3)为初始时NO3的浓度。)

①为达到最高去除率,应调水体的初始pH=______

t<15minpH=2.0的溶液反应速率最快,t>15min,其反应速率迅速降低,原因分别是_______

4)总氮量指溶液中自由移动的所有含氮微粒浓度之和,纳米Fe/Ni处理某浓度硝酸盐溶液时,随时间的变化如图2所示。40min时总氮量较初始时下降,可能的原因是_____

5)利用电解无害化处理水体中的NO3,最终生成N2逸出。其装置及转化图如图所示:

①阴极的电极反应式为___________

②生成N2的离子方程式为_________

 

1NO3-+3Fe+8H+=3Fe2++1NH4++2H2O Fe2+在水中发生水解,Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+,随着反应进行,c(H+)减小,平衡右移,产生Fe(OH)2沉淀,之后发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,变成红褐色的Fe(OH)3。 6.5 pH=2的溶液中,t<15min时,溶液中H+浓度较高,因此反应速率较快,溶液中产生Fe2+和pH上升速率较快,t>15min时,产生大量Fe(OH)2,附着在活性位点上,减小接触面积,因此反应速率迅速下降 反应过程中H+被消耗,溶液pH升高,t=40min时,溶液中含N物质主要以NH4+的形式存在,一部分NH4+生成NH3逸出。(反应过程中NO2−被Fe还原产生N2逸出。) NO3−+8e−+10H+=NH4++3H2O 2NH4++3HClO=N2↑+3Cl−+5H++3H2O 【解析】 (1)根据流程图,步骤ii是NO3-与Fe发生氧化还原反应生成Fe2+和NH4+; (2)反应生成Fe2+在水中发生水解生成Fe(OH)2沉淀,Fe(OH)2沉淀被氧化为红褐色的Fe(OH)3; (3)①根据图1,初始pH=6.5时,NO3−去除率最高;②活性位点被其他附着物占据会导致速率减慢; (4)随溶液pH升高一部分NH4+生成氨气放出; (5)①阴极得电子发生还原反应;②NH4+被HClO氧化为N2。 (1)步骤ii是NO3-与Fe发生氧化还原反应生成Fe2+和NH4+,根据得失电子守恒、电荷守恒配平离子方程式为NO3-+3Fe+8H+=3Fe2++NH4++2H2O; (2)初始pH=2.0的废液反应15min后,出现大量白色絮状物,过滤后很快变成红褐色的原因是Fe2+在水中发生水解反应Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+,随着反应进行,c(H+)减小,平衡右移,产生Fe(OH)2沉淀,之后发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,变成红褐色的Fe(OH)3。 (3)①根据图1,初始pH=6.5时,NO3−去除率最高,所以为达到最高去除率,应调水体的初始pH=6.5; ②pH=2的溶液中,t<15min时,溶液中H+浓度较高,因此反应速率较快,溶液中产生Fe2+和pH上升速率较快,t>15min时,产生大量Fe(OH)2,附着在活性位点上,减小接触面积,因此反应速率迅速下降; (4)反应过程中H+被消耗,溶液pH升高,t=40min时,溶液中含N物质主要以NH4+的形式存在,一部分NH4+生成NH3逸出。 (5)①根据图示,阴极NO3−得电子发生还原反应生成NH4+,阴极反应方程式是NO3−+8e−+10H+=NH4++3H2O; ②NH4+被HClO氧化为N2,反应的离子方程式是2NH4++3HClO=N2↑+3Cl−+5H++3H2O。  
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考点分析:
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某实验小组同学为了探究铜与浓硫酸的反应,进行了一系列实验。在反应过程中会发生一些副反应,生成不溶于水和酸的CuSCu2S

1)处于安全和绿色化学考虑,在制取硫酸铜时,可选用下列的物质是____

aCu   bCuO    cCuS    dCuSO4·Cu(OH)2∙H2O

2)装置a的作用是___。反应过程中,因为浓硫酸的吸水作用,烧瓶中出现白色固体物质,如何简便检验反应后圆底烧瓶里有Cu2+存在?___。在实际反应中,由于条件控制不好,容易产生CuSCu2S固体:2CuSCu2S+S

3)已知样品质量为ag,得到Cu2Sbg,则样品中CuS质量分数是___。如果Cu2S高温下转化为Cu,则实验测得的值会___(填偏大偏小不变

4)根据以上信息,说明铜与浓硫酸反应需要控制哪些条件?___

 

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聚合硫酸铁[Fe2(OH)6-2n(SO4)n]m广泛用于水的净化。以FeSO4·7H2O为原料,经溶解、氧化、水解聚合等步骤,可制备聚合硫酸铁。

1)将一定量的FeSO4·7H2O溶于稀硫酸,在约70 ℃下边搅拌边缓慢加入一定量的H2O2溶液,继续反应一段时间,得到红棕色黏稠液体。H2O2氧化Fe2+的离子方程式为________;水解聚合反应会导致溶液的pH________

2)测定聚合硫酸铁样品中铁的质量分数:准确称取液态样品3.000 g,置于250 mL锥形瓶中,加入适量稀盐酸,加热,滴加稍过量的SnCl2溶液(Sn2+Fe3+还原为Fe2+),充分反应后,除去过量的Sn2+。用5.000×10−2 mol·L−1 K2Cr2O7溶液滴定至终点(滴定过程中Fe2+反应生成Cr3+Fe3+),消耗K2Cr2O7溶液22.00 mL

①上述实验中若不除去过量的Sn2+,样品中铁的质量分数的测定结果将________(填偏大偏小无影响)。

②计算该样品中铁的质量分数(写出计算过程)_____

 

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氯化亚铜是一种重要的化工产品,常用作有机合成催化剂,还可用于颜料、防腐等工业,它不溶于H2SO4HNO3和醇,微溶于水,可溶于浓盐酸和氨水,在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜[Cu2OH3Cl]。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下:

1)写出溶解过程中发生的氧化还原反应的离子方程式:_________

2)还原过程中发生的主要反应的离子方程式:_________

3)析出的CuCl晶体水洗后要立即用无水乙醇洗涤,在真空干燥机内于70℃干燥2h,冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的原因是__________

4)写出氯化亚铜在空气中被氧化的化学方程式________

5)如图是各反应物在最佳配比条件下,反应温度对CuCl产率影响.由图可知,溶液温度控制在60℃时,CuCl产率能达到94%,当温度高于65℃时,CuCl产率会下降,其原因可能是___

6)以碳棒为电极电解CuCl2溶液也可得到CuCl,写出电解时阴极上发生的电极反应式:____

 

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将一定质量的镁铜合金加入到稀硝酸中,两者恰好完全反应,假设反应过程中还原产物全是NO,向所得溶液中加入物质的量浓度为3 mol·L1 NaOH溶液至沉淀完全,测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1 g,则下列有关叙述中正确的是(  

A.加入合金的质量不可能为6.4 g

B.参加反应的硝酸的物质的量为0.1 mol

C.沉淀完全时消耗NaOH溶液的体积为150 mL

D.溶解合金时收集到NO气体的体积在标准状况下为2.24 L

 

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XYZW是原子序数依次增大的前四周期元素,XZ的周期序数=族序数,由这四种元素组成的单质或化合物存在如图所示的转化关系,其中甲、戊是两常见的金属单质,丁是非金属单质,其余为氧化物且丙为具有磁性的黑色晶体。下列说法正确的是

A. W的原子序数是Z的两倍,金属性强于Z

B. W元素在周期表中的位置是第四周期VIII

C. 丙属于两性氧化物

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