【題目】造紙、煉焦、醫(yī)藥、塑料等行業(yè)的廢水中常含有苯酚(C6H5OH),會對人類的生產(chǎn)和生活造成極大的危害。含酚廢水的處理是環(huán)境科學領(lǐng)域的熱點問題,下面介紹三項新技術(shù)。

電滲析

苯酚具有微弱的酸性,可利用電場促使C6H5O定向移動、脫離廢水,并富集回收。其電離方程式、電滲析裝置示意圖如下:

1)為促進苯酚電離并增強溶液導(dǎo)電能力,可向廢水中加入__________。

2AB分別為離子交換膜,其中A應(yīng)該是______(填“陽”或“陰”)離子交換膜。

催化重整制氫

在固定床反應(yīng)器中,用含Rh催化劑使苯酚與水蒸氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氫氣和二氧化碳。已知:2H2(g)+ O2(g)== 2H2O(g) ΔH1=-483.6 kJ·mol1

C6H5OH(g)+ 7O2(g)== 6CO2(g)+ 3H2O(g) ΔH2=-2742.4 kJ·mol1

3)那么,反應(yīng)C6H5OH(g)+ 11H2O(g)== 6CO2(g)+ 14H2(g) ΔH=_________kJ·mol1

活性炭纖維(ACF)物理吸附

ACF是一種活性炭纖維,不溶于水,具有多孔結(jié)構(gòu),可吸附苯酚等多種有機物質(zhì)。下表是實驗室里在不同溫度下用0.50 g ACF吸附處理1 L苯酚溶液的相關(guān)數(shù)據(jù)。

T /

25

35

45

55

65

起始苯酚濃度 / mol·L1

1.50×103

1.50×103

1.50×103

1.50×103

1.50×103

平衡苯酚濃度 / mol·L1

5.00×104

6.43×104

7.85×104

9.12×104

1.13×103

4)由表格數(shù)據(jù)可知,C6H5OH(aq) + ACF(s) C6H5OH·ACF(s,吸附態(tài)) ΔH_____0(填“>”或“<)。

span>5)已知:吸附平衡常數(shù)KF=,(其中,平衡時單位質(zhì)量吸附劑對苯酚的吸附量;n為與ACF吸附能力相關(guān)的系數(shù),25℃時n0.5),計算25℃時KF(苯酚)=_____________________。

【答案】氫氧化鈉 642.8 < 8×103

【解析】

(1)加入堿中和H+,平衡向右移動,溶液中離子濃度增大;

(2)在電場作用下C6H5O向陽極移動,C6H5O與陽極放電生成的H+反應(yīng)生成C6H5OH,達到富集回收的目的;

(3)由蓋斯定律計算熱化學方程式的ΔH;

(4)由公式qe=(起始苯酚濃度—平衡苯酚濃度)v溶液/mACF用量KF(苯酚)=qe/cn(平衡苯酚濃度結(jié)合表給數(shù)據(jù)計算。

(1)苯酚在溶液中微弱電離,使溶液呈若酸性,向溶液中加入氫氧化鈉中和H+,H+濃度減小,平衡向右移動,溶液中離子濃度增大,增強溶液導(dǎo)電能力,故答案為:氫氧化鈉;

(2)在電場作用下C6H5O通過A膜向陽極移動,陽極上水放電:2H2O—4e=O2↑+4H+,放電生成的陽離子與C6H5O反應(yīng)生成C6H5OH,則A膜為陰離子交換膜,故答案為:陰;

(3)將已知熱化學方程式依次編號為①②,由蓋斯定律②—①×7的反應(yīng)C6H5OH(g)+ 11H2O(g)== 6CO2(g)+ 14H2(g),則ΔH=-2742.4 kJ·mol1—(-483.6 kJ·mol1)×7=+ 642.8 kJ·mol1,故答案為:642.8;

(4)由表格數(shù)據(jù)可知,溫度越高,平衡時苯酚濃度越大,說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0,故答案為:<;

(5)由表格數(shù)據(jù)可知,25℃時起始苯酚濃度為1.50×103 mol·L1,平衡苯酚濃度為5.00×104mol·L1,qe=(起始苯酚濃度平衡苯酚濃度)v溶液/mACF用量=(1.50×103 mol·L1—5.00×104mol·L1)×1L/0.5g=2×103,KF(苯酚)=qe/cn平衡苯酚濃度)=2×103/(5.00×104mol·L1)2=8×103,故答案為:8×103。

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