Question

【題目】H2O2可降解廢水中的有機(jī)物，活性炭(AC)能促進(jìn)H2O2分解產(chǎn)生羥基自由基(·OH)，提高對水中有機(jī)化合物的降解率。實(shí)驗(yàn)表明，AC表面的酸堿性會影響H2O2的分解反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)室中，將純化的AC在氮?dú)?60mL·min-1)和氨氣(20mL·min-1)氣氛中于650℃熱處理2h可制得氨氣改性活性炭(ACN)。回答下列問題：

(1)純化AC：將AC研磨后置于10％鹽酸中浸泡6h除去灰分，用蒸餾水洗滌至中性。研磨的目的是_____________。為了防止放置過程中再次吸水，烘干后的AC應(yīng)置于_________(填儀器名稱)中備用。

(2)制備ACN：

檢查裝置氣密性并加入藥品后，加熱前應(yīng)進(jìn)行的操作是_________，其目的是_________；一段時間后，打開電爐并加熱反應(yīng)管，此時活塞K1、K2、K3的狀態(tài)為______________。U型管b內(nèi)試劑B的作用是____________________。

(3)通過氨氣改性處理后，得到的ACN表面仍有少量羧基和酚羥基，其含量可采用滴定法測定。測定羧基含量的方法：在錐形瓶中加入ACN 0.5g，加入0.05mol· L-1的X溶液a mL。上恒溫?fù)u床，吸附平衡。以甲基橙作指示劑，用0.1mol·L-1的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸反滴定剩余的X溶液，標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的平均用量為bmL。則X為________(填“NaOH”“Na2CO3”或“NaHCO3”)，計(jì)算所得活性炭表面的羧基含量為______mol·kg-1(已知：ACN中，羧基的Ka=1.0×10-4、酚羥基的Ka=5.0×10-9、碳酸的Ka1=4.2×10-7、Ka2=5.6×10-11；用含a、b的代數(shù)式表示)。

(4)某課題組以2500mg·L-1苯酚溶液為模型廢水，研究AC和ACN表面的酸堿性對H2O2降解苯酚的影響，得到如下圖像：

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

Answer 1

【答案】增大接觸面積，提高酸洗滌效率 干燥器 通入氮?dú)?/span> 將裝置內(nèi)的空氣趕走，以免干擾實(shí)驗(yàn) 關(guān)閉K1，打開K2、K3 防止燒杯中的水蒸氣進(jìn)入管式爐 NaHCO3 0.1a-0.2b ACN ACN表面呈堿性，有利于雙氧水分解產(chǎn)生羥基

【解析】

（1）研磨的目的是增大接觸面積，提高酸洗滌效率；為了防止放置過程中再次吸水，烘干后的AC應(yīng)置于干燥器中備用，故答案為：增大接觸面積，提高酸洗滌效率；干燥器；

（2）加熱前應(yīng)通入氮?dú)猓瑢⒀b置內(nèi)的空氣趕走，以免干擾實(shí)驗(yàn)；關(guān)閉K1，打開K2、K3，打開電爐并加熱反應(yīng)管； U型管b內(nèi)試劑B的作用是防止燒杯中的水蒸氣進(jìn)入管式爐，故答案為：通入氮?dú)猓粚⒀b置內(nèi)的空氣趕走，以免干擾實(shí)驗(yàn)；關(guān)閉K1，打開K2、K3；防止燒杯中的水蒸氣進(jìn)入管式爐；

（3）能和酚羥基反應(yīng)的有：Na2CO3，NaOH；能和羧酸反應(yīng)的有：Na2CO3，NaOH，NaHCO3，所以測定羧基含量用NaHCO3標(biāo)準(zhǔn)溶液；根據(jù)NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O可知，剩余的n（NaHCO3）= n（HCl）=0.1×b×10-3 mol，根據(jù)CH3COOH+ NaHCO3=CO2↑+H2O+ CH3COONa，n（CH3COOH）=（0.05×a×0-3-0.1×b×10-3）mol，羧基含量為[（0.05×a×0-3-0.1×b×10-3）/0.5×10-3]mol·kg-1=(0.1a-0.2b) mol·kg-1，故答案為：NaHCO3；0.1a-0.2b；

（4）根據(jù)圖像可知，ACN苯酚剩余率更少，降解的更多，因?yàn)?/span>ACN與AC的pH相比，ACN表面顯堿性，有利于雙氧水分解產(chǎn)生羥基，故答案為：ACN；ACN表面呈堿性，有利于雙氧水分解產(chǎn)生羥基。