Question

【題目】硝基苯（可寫成C6H5NO2）是一種劇毒化學品，具有致畸、致突變和致癌性。處理含有硝基苯廢水的方法有很多，下圖是鐵、碳微電池法處理含硝基苯廢水的工業流程圖：

請回答下列問題：

(1)實驗室制備硝基苯的化學方程式：_______________________________________；

(2)用分液漏斗分離硝基苯和水的混合物時，硝基苯從_______（填“上”或“下”）口流出。

(3)微電池處理過程中，原電池的負極反應為：Fe-2e-=Fe2+；

①碳表面硝基苯在電極上被還原成苯胺（）的電極反應方程式為：_______________________；

②微電池處理過程中部分硝基苯被新生成的活性Fe2+還原成苯胺，該反應的離子反應方程式為：__________________________________________________；

(4)①一次沉降池中通入空氣的目的：_____________________________________；

②一次沉降池中適當的升溫有利于沉渣的迅速沉降，分析原因：_______________________；（用適當的文字描述和離子方程式解釋）

(5)上圖中微生物在空氣存在的條件下降解苯胺的化學反應方程式為：____________________________。

(6)利用惰性吸附電極電解含硝基苯的廢水，同樣可以將劇毒的硝基苯轉化成苯胺，在電解的過程中，含硝基苯的廢水應從_____________極室流入（填：“陽”或“陰”）。

Answer 1

【答案】+HNO3+H2O 下 +6e-+6H+=+2H2O +6Fe2++6H+=+6Fe3++2H2O 將Fe2+充分氧化成Fe3+ Fe3+存在水解平衡：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，升溫使水解平衡正向移動，產生更多的Fe(OH)3吸附沉渣 4+31O2=24CO2+14H2O+2N2 陰

【解析】

含硝基苯的酸性廢水和Fe、C混合發生原電池反應，負極為Fe失電子生成Fe2+，正極為硝基苯得電子還原成苯胺，通過一次沉降將Fe3+、未反應的Fe、C等固體物質除去，上層苯胺在微生物活性泥作用下被空氣氧化成二氧化碳和氮氣，通過二次沉降將微生物活性泥等固體沉降，此時排放的水已達排放標準。

(1)實驗室用苯和濃硫酸、濃硝酸加熱到55℃～60℃制備硝基苯，方程式為：+HNO3+H2O；

(2)硝基苯與水互不相溶，硝基苯的密度比水大，在下層，故硝基苯從分液漏斗下口流出；

(3)①硝基苯在正極得電子，發生還原反應，生成，硝基苯（可寫成C6H5NO2），轉化為，脫去2個O，加入2個H，脫去1個O原子，化合價降低2價，加入1個H化合價降低1價，則共降低6價，電極反應為：+6e-+6H+=+2H2O；

②結合①中N元素化合價可寫出硝基苯被Fe2+還原成苯胺的離子方程式為：+6Fe2++6H+=+6Fe3++2H2O；

(4)①通入空氣是將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+，最后升高溫度促進Fe3+水解，使其轉化成Fe(OH)3沉淀而除去；

②結合①分析可知，Fe3+存在水解平衡：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，升溫使水解平衡正向移動，產生更多的Fe(OH)3吸附沉渣，故升溫有利于沉渣的迅速沉降；

(5)在微生物存在下，苯胺被氧氣氧化成二氧化碳和氮氣，結合原子守恒、電子得失守恒可寫出方程式為：4+31O2=24CO2+14H2O+2N2；

(6)硝基苯得電子轉化成苯胺，陰極得電子，應將硝基苯的廢水應從陰極室流入。