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_______ 。
(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
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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更新时间:2023-02-14 22:02:25
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(0.4)
【推荐1】A、B、C、D四种元素的核电荷数均小于18,A元素原子核外只有1个电子;B是地壳中含量最多的元素;B、C可形成两种化合物CB和CB2,C的最高正价与最低负价绝对值相等,CB有毒,CB2可用于灭火;D+具有与Ne原子相同的电子层结构。
(1)试判断A、B、C、D四种元素的名称。A__________ ,B__________ ,C__________ ,D__________ 。
(2)由B、D两种元素组成的D2B2型化合物的电子式为______________ ,CB2的电子式为_______________ 。
(3)如右图所示,在烧瓶中收集满CB2气体,用带导管(导管一端事先绑好一个气球)的胶塞塞紧,当打开胶塞迅速倒入浓的A、B、D三种元素组成的化合物的溶液后,立即塞紧胶塞振荡,可观察到_____________ ,原因是_________________ 。
(1)试判断A、B、C、D四种元素的名称。A
(2)由B、D两种元素组成的D2B2型化合物的电子式为
(3)如右图所示,在烧瓶中收集满CB2气体,用带导管(导管一端事先绑好一个气球)的胶塞塞紧,当打开胶塞迅速倒入浓的A、B、D三种元素组成的化合物的溶液后,立即塞紧胶塞振荡,可观察到
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解答题-无机推断题
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(0.4)
【推荐2】A、B、C、D、E均是短周期元素,其原子序数依次增大,A和D同族,A原子最外层电子数是内层电子数的二倍,B元素族序数是周期数的三倍,C的单质与 B 的单质在不同条件下反应,可生成C2B或C2B2,E是所在周期中原子半径最小的元素,请回答.
(1)D在元素周期表中的位置是_________________ .
(2)C2B的电子式是____________ .
(3)A、D、E最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为__________________ .(用化学式回答)
(4)A、B、C、D的原子半径由大到小的顺序是_________________ .
(5)水中锰含量超标,容易使洁具和衣物染色,使水产生异味,EB2可以用来出去水中超标的Mn2+,生成黑色沉淀,当消耗13.50g EB2时,共转移了1mol电子,则反应的离子方程式为______________ .
(1)D在元素周期表中的位置是
(2)C2B的电子式是
(3)A、D、E最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为
(4)A、B、C、D的原子半径由大到小的顺序是
(5)水中锰含量超标,容易使洁具和衣物染色,使水产生异味,EB2可以用来出去水中超标的Mn2+,生成黑色沉淀,当消耗13.50g EB2时,共转移了1mol电子,则反应的离子方程式为
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解答题-工业流程题
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(0.4)
【推荐3】某含砷()的有毒工业废水经如图1所示流程转化为粗。已知:亚砷酸钙微溶于水,砷酸钙难溶于水。
(1)砷是氮的同族元素,且比氮多2个电子层,则的电子式为____________ 。
(2)“碱浸”的目的是将废水中的和转化为盐,转化为的离子方程式为____________________________________ 。
(3)试剂a可选用______ ;加入试剂a的目的是____________________________________ 。
(4)“沉砷”是将砷元素转化为沉淀,发生的主要反应有
①
②
资料表明:“沉砷”的最佳温度是,温度高于时,随温度升高,沉淀率减小,从平衡移动角度分析其原因是________________________________________________ 。
(5)流程中先“沉砷”后“酸化”的优点是________________________________________________ 。
(6)通过对溶液进行加热,再过滤可制得粗。在不同温度和不同浓度的硫酸溶液中的溶解度(S)曲线如图2所示。为提高粗的沉淀率,“结晶”过程应控制的最佳条件是____ 。
(7)从绿色化学和综合利用的角度考虑,滤液2需要处理,可将滤液2返回“________ ”环节循环使用。
(1)砷是氮的同族元素,且比氮多2个电子层,则的电子式为
(2)“碱浸”的目的是将废水中的和转化为盐,转化为的离子方程式为
(3)试剂a可选用
(4)“沉砷”是将砷元素转化为沉淀,发生的主要反应有
①
②
资料表明:“沉砷”的最佳温度是,温度高于时,随温度升高,沉淀率减小,从平衡移动角度分析其原因是
(5)流程中先“沉砷”后“酸化”的优点是
(6)通过对溶液进行加热,再过滤可制得粗。在不同温度和不同浓度的硫酸溶液中的溶解度(S)曲线如图2所示。为提高粗的沉淀率,“结晶”过程应控制的最佳条件是
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解答题-工业流程题
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(0.4)
名校
解题方法
【推荐1】五氧化二钒广泛用于冶金、化工等行业,用作合金添加剂、生产硫酸或石油精炼用的催化剂等。从废钒催化剂中(含有K2SO4、V2O5、V2O4、SiO2、Fe2O3、Al2O3等)回收钒,既能避免对环境的污染,又能节约宝贵的资源。回收工艺流程如下:
已知:①“酸浸”时V2O5和V2O4先与稀硫酸反应分别生成和VO2+。
②有机萃取剂萃取VO2+的能力比萃取的能力强。
③溶液中与可相互转化:+H2O+2H+
(1)“酸浸”时,FeSO4参与反应的化学方程式为___________ 。
(2)“萃取”和“反萃取”时,将发生R2(SO4)n(水层)+2nHA(有机层)2RAn(有机层)+nH2SO4(水层)(R表示VO2+,HA表示有机萃取剂),“反萃取”加入试剂___________ 。(填化学式)假设“滤液2”中c(VO2+)=amol·L—1,“萃取”和“反萃取”每进行一次,VO2+萃取率为90%,4次操作后,“滤液2”中残留的c(VO2+)=___________ mol·L-1.(萃取率=×100%)
(3)“氧化”过程中发生反应的离子方程式为___________ 。
(4)“沉钒”时,通入氨气的作用是___________ ,以沉钒率(NH4VO3沉淀中V的质量和废催化剂V的质量之比)表示该步反应钒的回收率。请解释下图温度超过80℃以后,沉钒率下降的可能原因是___________ 。
(5)该工艺流程中,可以循环使用的物质有___________ 。
已知:①“酸浸”时V2O5和V2O4先与稀硫酸反应分别生成和VO2+。
②有机萃取剂萃取VO2+的能力比萃取的能力强。
③溶液中与可相互转化:+H2O+2H+
(1)“酸浸”时,FeSO4参与反应的化学方程式为
(2)“萃取”和“反萃取”时,将发生R2(SO4)n(水层)+2nHA(有机层)2RAn(有机层)+nH2SO4(水层)(R表示VO2+,HA表示有机萃取剂),“反萃取”加入试剂
(3)“氧化”过程中发生反应的离子方程式为
(4)“沉钒”时,通入氨气的作用是
(5)该工艺流程中,可以循环使用的物质有
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解答题-无机推断题
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(0.4)
【推荐2】由四种元素组成的化合物X,其组成类似于结晶水合物(如CuSO4•5H2O)。为探究其组成,某同学进行了如下实验:取1.97g固体X,加入足量氢氧化钠溶液并加热,得到1.344L(标准状况下)气体A、白色沉淀B,气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝;将沉淀B过滤洗涤后灼烧,得到0.40g固体C,固体C常用作耐高温材料;在滤液中加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液,得到2.87g白色沉淀D。请回答:
(1)X中四种元素是______ (用元素符号表示);
(2)X与氢氧化钠溶液反应的方程式是_________________ 。
(3)工业上常将气体A的浓溶液涂于氯气管道上,利用反应中产生白烟这一现象来判断管道是否漏气。请写出该反应的化学方程式_____________________ 。
(1)X中四种元素是
(2)X与氢氧化钠溶液反应的方程式是
(3)工业上常将气体A的浓溶液涂于氯气管道上,利用反应中产生白烟这一现象来判断管道是否漏气。请写出该反应的化学方程式
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】一方面,磷矿藏在地球上分布不均匀且储量有限;另一方面,污水中含有较多的磷元素。因此在污水处理生物污泥中的蓝铁矿[Fe3(PO4)2·nH2O]因其潜在的特殊用途以及经济价值而备受关注。蓝铁矿在自然水体中形成的过程如图。
(1)水处理时,加入的高铁酸钾(K2FeO4)作为净水消毒剂,发生反应的化学方程式为4K2FeO4+10H2O=4Fe(OH)3(胶体)+8KOH+3O2↑。
①K2FeO4中Fe的化合价为_______ 价,上述反应涉及的物质中属于盐的是_______ 。
②高铁酸钾可用于净水消毒的原因是_______ 。
(2)在甲烷厌氧氧化菌的作用下,氢氧化铁和甲烷发生如下反应,配平该离子方程式:________ _______Fe(OH)3+______CH4+_______H+______Fe2++_______HCO+_______H2O,
该反应中的氧化产物为_______ (填离子符号),被氧化的原子与被还原的原子的数目之比为_______ 。
(3)无氧条件下加热,蓝铁矿(无杂质)发生分解:Fe3(PO4)2·nH2O Fe3(PO4)2+nH2O,蓝铁矿的质量由5.02g减小为3.58g,则n=_______ ,蓝铁矿的相对分子质量为_______ 。
(1)水处理时,加入的高铁酸钾(K2FeO4)作为净水消毒剂,发生反应的化学方程式为4K2FeO4+10H2O=4Fe(OH)3(胶体)+8KOH+3O2↑。
①K2FeO4中Fe的化合价为
②高铁酸钾可用于净水消毒的原因是
(2)在甲烷厌氧氧化菌的作用下,氢氧化铁和甲烷发生如下反应,配平该离子方程式:
该反应中的氧化产物为
(3)无氧条件下加热,蓝铁矿(无杂质)发生分解:Fe3(PO4)2·nH2O Fe3(PO4)2+nH2O,蓝铁矿的质量由5.02g减小为3.58g,则n=
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【推荐1】单团簇催化剂(SCCs)是指由多个金属原子组成的亚纳米小颗粒,对其结构、性能、应用的研究具有广阔的前景。
(1)某SCCs的结构如下:
反应i.2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) kJ·mol-1;
反应ii.2NO(g)+5H2(g)2NH3(g)+2H2O(g) kJ·mol-1。
则NH3(g)N2(g)+H2(g) =________ kJ·mol-1。
(3)在℃、100 kPa反应条件下,向密闭容器中充入2 mol NO和6 mol H2发生上述反应i和ii,测得含氮元素物质占比[例如×100%]与时间的关系如图所示。已知:反应ii为快反应,其平衡的建立可认为不受慢反应i的影响,即可认为反应ⅱ建立平衡后始终处于平衡状态。①表示N2和NH3占比的曲线分别是________ 、____ 。(填“”“”或“”)
②若选择对反应ii催化效果更好的催化剂,则A点可能移向________ (填“E”“E点上方”或“E点下方”)。
③已知C点、D点均为平衡点,则反应i的平衡常数=____ kPa-1(列出计算式即可,平衡时分压代替平衡浓度)。
(1)某SCCs的结构如下:
Cys的结构简式为,其组成元素中电负性从大到小依次是
反应i.2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) kJ·mol-1;
反应ii.2NO(g)+5H2(g)2NH3(g)+2H2O(g) kJ·mol-1。
则NH3(g)N2(g)+H2(g) =
(3)在℃、100 kPa反应条件下,向密闭容器中充入2 mol NO和6 mol H2发生上述反应i和ii,测得含氮元素物质占比[例如×100%]与时间的关系如图所示。已知:反应ii为快反应,其平衡的建立可认为不受慢反应i的影响,即可认为反应ⅱ建立平衡后始终处于平衡状态。①表示N2和NH3占比的曲线分别是
②若选择对反应ii催化效果更好的催化剂,则A点可能移向
③已知C点、D点均为平衡点,则反应i的平衡常数=
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【推荐2】当前,二氧化碳排放量逐年增加,CO2的利用和转化成为研究热点。
(1)二氧化碳加氢合成二甲醚反应包括三个相互关联的反应过程:
反应I CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)∆H=—49.01 kJ·mol-1
反应II 2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)∆H=—24.52 kJ·mol-1
反应Ⅲ CO2(g)+H2(g)⇌CO (g)+H2O(g)∆H= + 41.17 kJ·mol-1
在压强30MPa,=4,不同温度下CO2的平衡转化率、CO的选择性和CH3OCH3的选择性如图所示(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比):
①图中三支曲线中,代表CH3OCH3选择性的是_______ (填A、B、C)。
②根据图中数据计算300℃时,CH3OCH3的平衡产率为_______ 。
(2)研究表明,Pb对不同原子的结合能力具有差异性,CO2在Pb表面电还原生成HCOOH的机理如图:
①用简洁的语言描述图中涉及的转化过程_______ 。
②为了深入理解CO2还原反应的机制,我们研究了不同条件下的反应路径以揭示不同影响因素的作用:结果表明在气相条件下,CO几乎不会生成,可能的原因是_______ 。
(3)根据热力学模拟结果,当ZnI2分解反应体系中存在CO2时,可显著提高ZnI2的分解率。
已知:Ⅰ.ZnI2+CO2=ZnO+I2+CO,碘量可通过电位滴定法测定。
Ⅱ.气流床实验系统可用于进行ZnI2-CO2反应实验研究,实验中,需要根据研究目的设计固体反应物与载气Ar、反应气体CO2的流量,使固体反应物的进料速率与质量流量满足一定关系,从而实现对初始反应物摩尔比的控制。请设计实验验证:CO2可提高ZnI2的分解率,且CO2比例越大,ZnI2的分解率越大_______ 。(可使用的试剂有纯Ar气、50%CO2载气、100%CO2载气)
(1)二氧化碳加氢合成二甲醚反应包括三个相互关联的反应过程:
反应I CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)∆H=—49.01 kJ·mol-1
反应II 2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)∆H=—24.52 kJ·mol-1
反应Ⅲ CO2(g)+H2(g)⇌CO (g)+H2O(g)∆H= + 41.17 kJ·mol-1
在压强30MPa,=4,不同温度下CO2的平衡转化率、CO的选择性和CH3OCH3的选择性如图所示(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比):
①图中三支曲线中,代表CH3OCH3选择性的是
②根据图中数据计算300℃时,CH3OCH3的平衡产率为
(2)研究表明,Pb对不同原子的结合能力具有差异性,CO2在Pb表面电还原生成HCOOH的机理如图:
①用简洁的语言描述图中涉及的转化过程
②为了深入理解CO2还原反应的机制,我们研究了不同条件下的反应路径以揭示不同影响因素的作用:结果表明在气相条件下,CO几乎不会生成,可能的原因是
(3)根据热力学模拟结果,当ZnI2分解反应体系中存在CO2时,可显著提高ZnI2的分解率。
已知:Ⅰ.ZnI2+CO2=ZnO+I2+CO,碘量可通过电位滴定法测定。
Ⅱ.气流床实验系统可用于进行ZnI2-CO2反应实验研究,实验中,需要根据研究目的设计固体反应物与载气Ar、反应气体CO2的流量,使固体反应物的进料速率与质量流量满足一定关系,从而实现对初始反应物摩尔比的控制。请设计实验验证:CO2可提高ZnI2的分解率,且CO2比例越大,ZnI2的分解率越大
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解答题-原理综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐3】合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破,研究表明液氨是一种良好的储氢物质。
(1) 氨气分解反应的热化学方程式如下:2NH3(g) =N2(g)+3H2(g) ΔH,若:N≡N键、H-H键和N-H键的键能分别记作a、b和c(单位:kJ·mol−1),则上述反应的ΔH=________ kJ·mol−1。
(2) 研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。下表为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率(mmol·min−1)。
不同催化剂存在下,氨气分解反应活化能最大的是________ (填写催化剂的化学式)。
(3) 电化学法也可合成氨。如图是用低温固体质子导体作为电解质,用Pt−C3N4作阴极催化剂电解H2(g)和N2(g)合成NH3的原理示意图:
Pt−C3N4电极反应产生NH3的电极反应式________ 。
(4)过渡态理论认为:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是从反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。如图1为1molNO2与1molCO恰好反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图
①试写出NO2和CO反应的热化学方程式:______
②在密闭容器中进行的上述反应是可逆反应,图2是某学生模仿图1画出的NO+CO2 =NO2+CO的能量变化示意图。则图中E3=______ kJ•mol-1
(1) 氨气分解反应的热化学方程式如下:2NH3(g) =N2(g)+3H2(g) ΔH,若:N≡N键、H-H键和N-H键的键能分别记作a、b和c(单位:kJ·mol−1),则上述反应的ΔH=
(2) 研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。下表为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率(mmol·min−1)。
催化剂 | Ru | Rh | Ni | Pt | Pd | Fe |
初始速率 | 7.9 | 4.0 | 3.0 | 2.2 | 1.8 | 0.5 |
(3) 电化学法也可合成氨。如图是用低温固体质子导体作为电解质,用Pt−C3N4作阴极催化剂电解H2(g)和N2(g)合成NH3的原理示意图:
Pt−C3N4电极反应产生NH3的电极反应式
(4)过渡态理论认为:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是从反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。如图1为1molNO2与1molCO恰好反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图
①试写出NO2和CO反应的热化学方程式:
②在密闭容器中进行的上述反应是可逆反应,图2是某学生模仿图1画出的NO+CO2 =NO2+CO的能量变化示意图。则图中E3=
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