H2O2的製取及其在污水處理方面的應用是當前科學研究的熱點。(1)“氧*極還原法”製取H2O2的原理如題圖所示...
問題詳情:
H2O2的製取及其在污水處理方面的應用是當前科學研究的熱點。
(1)“氧*極還原法”製取H2O2的原理如題圖所示:
*極表面發生的電極反應有:
Ⅰ.2H++O2+2e-=H2O2
Ⅱ. H2O2+2H++ 2e-=2H2O
Ⅲ. 2H+ +2e-=H2↑
①寫出陽極表面的電極反應式:___。
②其他條件相同時,不同初始pH(均小於2)條件下,H2O2濃度隨電解時間的變化如圖所示,c(H+)過大或過小均不利於H2O2製取,原因是_______。
(2)存鹼*條件下,H2O2的一種催化分解機理如下:
H2O2(aq)+Mn2+(aq)=·OH(aq)+Mn3+(aq)+OH-(aq) ∆H=akJ/mol
H2O2(aq)+ Mn3+(aq) +2OH-(aq)= Mn2+(aq) +·O2-(aq) +2H2O(l) ∆H=bkJ/mol
·OH(aq) +·O2-(aq)=O2(g) +OH-(aq) ∆H=ckJ/mol
2H2O2(aq)= 2H2O(l)+O2(g) △H=_______ 。該反應的催化劑為 ____。
(3)H2O2、O3在水中可形成具有超強氧化能力的羥基自由基(·OH),可有效去除廢水中的次**根離子(H2PO2-)。
①弱鹼*條件下·OH將H2PO2-氧化成PO43-,理論上l.7g·OH可處理含0.001mol/L H2PO2-的模擬廢水的體積為______。
②為比較不同投料方式下含H2PO2-模擬廢水的處理效果,向兩份等體積廢水樣品中加入等量H2O2和O3,其中一份再加入FeSO4。反應相同時間,實驗結果如圖所示:
添加FeSO4後,次**鹽氧化率、*元素沉澱率均顯著提高,原因是______。
【回答】
c(H+)過小時,反應Ⅰ的化學反應速率較慢,c(H+)過大時,主要發生反應Ⅲ (a+b+c)kJ/mol Mn2+ 25L Fe2+促進H2O2和O3產生·OH,氧化產生的Fe3+將PO43-轉化為FePO4沉澱
【分析】
(1)由電解裝置圖可知陽極表面消耗水,產生氧氣,以此寫出電極方程式;
(2)由蓋斯定律可得,①+②+③可得所求熱化學方程式,中間產物Mn2+為催化劑;
(3)①弱鹼*條件下∙OH將H2PO2-氧化成PO43-,反應為:,以此計算廢水的體積;
②由圖可知添加FeSO4後,次**鹽氧化率、*元素沉澱率均顯著提高,原因是Fe2+促進H2O2和O3產生·OH,氧化產生的Fe3+將PO43-轉化為FePO4沉澱。
【詳解】
(1)由電解裝置圖可知陽極表面消耗水,產生氧氣,則電極方程式為,
故*為:;
(2)已知:①H2O2(aq)+Mn2+(aq)=·OH(aq)+Mn3+(aq)+OH-(aq) ∆H=akJ/mol
②H2O2(aq)+ Mn3+(aq) +2OH-(aq)= Mn2+(aq) +·O2-(aq) +2H2O(l) ∆H=bkJ/mol
③·OH(aq) +·O2-(aq)=O2(g) +OH-(aq) ∆H=ckJ/mol
由蓋斯定律可得,①+②+③可得所求熱化學方程式,則△H=(a+b+c)kJ/mol, Mn2+為中間產物反應前後不發生改變為催化劑,
故*為:(a+b+c)kJ/mol;Mn2+;
(3)①弱鹼*條件下·OH將H2PO2-氧化成PO43-,反應為:, l.7g·OH物質的量,則參與反應的H2PO2-物質的量為0.025mol,則廢水的體積,
故*為:25L;
②由圖可知添加FeSO4後,次**鹽氧化率、*元素沉澱率均顯著提高,原因是Fe2+促進H2O2和O3產生·OH,氧化產生的Fe3+將PO43-轉化為FePO4沉澱,
故*為:Fe2+促進H2O2和O3產生·OH,氧化產生的Fe3+將PO43-轉化為FePO4沉澱。
知識點:化學反應原理綜合考查
題型:綜合題