Question

【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(xué)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(jìn)苯酚電離并增強溶液導(dǎo)電能力，可向廢水中加入__________。

（2）A、B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·mol－1

C6H5OH(g)+ 7O2(g)== 6CO2(g)+ 3H2O(g) ΔH2=－2742.4 kJ·mol－1

（3）那么，反應(yīng)C6H5OH(g)+ 11H2O(g)== 6CO2(g)+ 14H2(g) ΔH=_________kJ·mol－1。

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·L－1	1.50×10－3	1.50×10－3	1.50×10－3	1.50×10－3	1.50×10－3
平衡苯酚濃度 / mol·L－1	5.00×10－4	6.43×10－4	7.85×10－4	9.12×10－4	1.13×10－3

（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n為0.5），計算25℃時KF（苯酚）=_____________________。

Answer 1

【答案】氫氧化鈉 陰 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(dá)到富集回收的目的；

（3）由蓋斯定律計算熱化學(xué)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(xué)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·mol－1—（－483.6 kJ·mol－1）×7=+ 642.8 kJ·mol－1，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1.50×10－3 mol·L－1，平衡苯酚濃度為5.00×10－4mol·L－1，qe=（起始苯酚濃度—平衡苯酚濃度）v溶液/mACF用量=（1.50×10－3 mol·L－1—5.00×10－4mol·L－1）×1L/0.5g=2×10－3，KF（苯酚）=qe/cn（平衡苯酚濃度）=2×10－3/(5.00×10－4mol·L－1)2=8×103，故答案為：8×103。