Question

【题目】硝基苯（可写成C6H5NO2）是一种剧毒化学品，具有致畸、致突变和致癌性。处理含有硝基苯废水的方法有很多，下图是铁、碳微电池法处理含硝基苯废水的工业流程图：

请回答下列问题：

(1)实验室制备硝基苯的化学方程式：_______________________________________；

(2)用分液漏斗分离硝基苯和水的混合物时，硝基苯从_______（填“上”或“下”）口流出。

(3)微电池处理过程中，原电池的负极反应为：Fe-2e-=Fe2+；

①碳表面硝基苯在电极上被还原成苯胺（）的电极反应方程式为：_______________________；

②微电池处理过程中部分硝基苯被新生成的活性Fe2+还原成苯胺，该反应的离子反应方程式为：__________________________________________________；

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

②一次沉降池中适当的升温有利于沉渣的迅速沉降，分析原因：_______________________；（用适当的文字描述和离子方程式解释）

(5)上图中微生物在空气存在的条件下降解苯胺的化学反应方程式为：____________________________。

(6)利用惰性吸附电极电解含硝基苯的废水，同样可以将剧毒的硝基苯转化成苯胺，在电解的过程中，含硝基苯的废水应从_____________极室流入（填：“阳”或“阴”）。

Answer 1

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

【解析】

含硝基苯的酸性废水和Fe、C混合发生原电池反应，负极为Fe失电子生成Fe2+，正极为硝基苯得电子还原成苯胺，通过一次沉降将Fe3+、未反应的Fe、C等固体物质除去，上层苯胺在微生物活性泥作用下被空气氧化成二氧化碳和氮气，通过二次沉降将微生物活性泥等固体沉降，此时排放的水已达排放标准。

(1)实验室用苯和浓硫酸、浓硝酸加热到55℃～60℃制备硝基苯，方程式为：+HNO3+H2O；

(2)硝基苯与水互不相溶，硝基苯的密度比水大，在下层，故硝基苯从分液漏斗下口流出；

(3)①硝基苯在正极得电子，发生还原反应，生成，硝基苯（可写成C6H5NO2），转化为，脱去2个O，加入2个H，脱去1个O原子，化合价降低2价，加入1个H化合价降低1价，则共降低6价，电极反应为：+6e-+6H+=+2H2O；

②结合①中N元素化合价可写出硝基苯被Fe2+还原成苯胺的离子方程式为：+6Fe2++6H+=+6Fe3++2H2O；

(4)①通入空气是将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+，最后升高温度促进Fe3+水解，使其转化成Fe(OH)3沉淀而除去；

②结合①分析可知，Fe3+存在水解平衡：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，升温使水解平衡正向移动，产生更多的Fe(OH)3吸附沉渣，故升温有利于沉渣的迅速沉降；

(5)在微生物存在下，苯胺被氧气氧化成二氧化碳和氮气，结合原子守恒、电子得失守恒可写出方程式为：4+31O2=24CO2+14H2O+2N2；

(6)硝基苯得电子转化成苯胺，阴极得电子，应将硝基苯的废水应从阴极室流入。