Question

【题目】某化工厂生产化工原料的同时会产生多右种废液，其有机废液的主要成分为苯胺、苯酚、苯甲醇(都微溶于水)，其无机废液的主要污染成分为Cr2O72-，该工厂处理废液的方法如下：

I.利用物质的酸碱性，从有机废液中分离、回收有机物

（1）物质A为______，物质B为______， 物质C为_________。(填写化学式)

（2）若想选用一种试剂仅仅将苯甲酸与其他种物质分开，则应选用的试剂是______。

II.利用纳米级Cu2O处理含有Cr2O72-的酸性废水

已知：Cu2OCu+CuSO4；pH=5时Cr3+会形成Cr(OH)3沉淀

（3）工业上用肼（N2H4）与新制的Cu(OH)2反应制备纳米级Cu2O，同时放出N2，该反应的化学方程式为____________。

（4）光照时，会在形成的微电极上发生电极反应，反应原理如下图所示，

对Cu2O的作用提出两种假设：

a. Cu2O作光催化剂；

b. Cu2O与Cr2O72-发生氧化还原反应

己知：Cu2O的添加量是1.74×10-4mol/L，Cr2O72-的初始浓度是9.60×10-4mol/L；对比实验，反应1.5小时结果如右图所示。结合试剂用量数据和实验结果可得到的结论是假设_____成立，写出该过程的正极反应方程式：_______________。

（5）溶液的pH对Cr2O72-降解率的影响如下图所示。

由上图可知，pH=3时，Cr2O72-的降解率最大；pH=2与pH=5时，Cr2O72-的降解率低的原因分别可能是___________、______________。

Answer 1

【答案】 NaOH或Na2CO3 CO2 HCl NaHCO3溶液 N2H4+4Cu(OH)2=2Cu2O+N2↑+6H2O a Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7H2O pH=2时，Cu2O会转化为Cu和Cu2+ pH=5时，会产生Cr(OH)3沉淀覆盖在催化利Cu2O表面，影响反应继续进行

【解析】苯胺、苯酚、苯甲醇都微溶于水，而苯甲酸与苯酚加入氢氧化钠或碳酸钠溶液，转化为可溶性物质，加入有机溶剂萃取苯胺和苯甲醇，分液得到水层和有机层。水层中含有苯酚钠和苯甲酸钠，苯酚的酸性弱于碳酸，苯甲酸的酸性强于碳酸，因此通入CO2即可把苯酚钠转化为苯酚，物质2是苯酚。盐酸是强酸，向苯甲酸钠溶液中加入盐酸生成苯甲酸，即物质1是苯甲酸；苯胺含有氨基，能与盐酸反应转化为可溶性物质，分液得到水层，加入氢氧化钠再转化为苯胺，物质3是苯胺，物质4是苯甲醇。

（1）根据以上分析可知物质A为NaOH或Na2CO3，物质B为CO2，物质C为HCl。（2）若想选用一种试剂仅仅将苯甲酸与其他种物质分开，由于其余物质与碳酸氢钠均不反应，则应选用的试剂是NaHCO3溶液。（3）工业上用肼（N2H4）与新制的Cu(OH)2反应制备纳米级Cu2O，同时放出N2，根据原子守恒和电子得失守恒可知该反应的化学方程式为N2H4+4Cu(OH)2=2Cu2O+N2↑+6H2O。（4）若发生氧化还原反应，则存在比例：3Cu2O～Cr2O72-，计算9.60×10-4×3×69.5%=2.00×10-3＞1.74×10-4mol/L；实验可以看到只有氧化亚铜和只有光照时，Cr2O72-的转化率很低，说明反应条件是光照条件下和Cu2O同时存在，因此假设a成立，正极发生得到电子的还原反应，则正极反应式为Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7H2O；（5）由图可知：pH＝2.5时Cu2O会歧化（转化）为Cu 和Cu2+；根据已知信息可知pH=5时，会产生Cr(OH)3沉淀覆盖在催化剂Cu2O表面，影响反应继续进行。