题目内容

【题目】臭氧氧化技术被广泛用于饮用水的处理,但也会产生易致癌的 BrO3-。

(1)取含 Br -的水样,向其中投加一定量的 H2O2 ,再经 O3氧化后,水中溴酸盐(BrO3-)的含量如图所示


①投加过氧化氢,其目的是___。

②未投加过氧化氢,臭氧投加量在 0~1.0 mg·L-1时,BrO3 -的浓度为 0 的可能原因是___ 。

(2)科研小组在控制其他条件一定时,研究 n(H2O2)/n(O3) 对水样中 Br-浓度的影响,结果如图。在相同时刻,投加 H2O2 的反应中 Br-的浓度高于未投加 H2O2 的,其可能原因是反应过程中生成的HBrO 被 H2O2 还原所致,该反应的化学方程式为___ 。

(3)BrO3 -能被活性炭有效去除,其去除机理分为两步,第一步是___;第二步是 BrO3 -被活性炭还原为Br-。反应方程式(未配平)如下:

≡C+BrO3-→ BrO- + ≡CO2 ①

≡C+BrO-→ Br - + ≡CO2 ②

反应的总方程式为:2BrO3- + 3 ≡C = 2Br- + 3 ≡CO2。其中≡C 代表活性炭表面,≡CO2代表活性炭表面氧化物。则反应①与反应②中参加反应的≡C 物质的量之比为___ 。

【答案】抑制溴酸盐的生成(或与生成的溴酸盐反应,消耗溴酸盐) O3 投加量不足,Br -被 O3 氧化为 HOBr 或 BrO- HBrO + H2O2 =HBr + H2O + O2↑ 活性炭吸附BrO3- 2∶1

【解析】

(1)①根据图像,投加过氧化氢,其目的是抑制溴酸盐的生成(或与生成的溴酸盐反应,消耗溴酸盐);

②BrO3-的浓度为0的可能原因是O3投加量不足,Br-被O3氧化为HOBr或BrO-;

(2)根据氧化还原反应的配平原则进行配平;

(3)活性炭具有很强的吸附性,第二步是BrO3-被活性炭还原为Br-,则第一步为活性炭吸附BrO3-;根据总反应方程式判断反应①与反应②中参加反应的≡C物质的量之比。

(1)①根据图像,投加一定量H2O2不利于Br-氧化成BrO3-,即投加过氧化氢的目的是抑制溴酸盐的生成(或与生成的溴酸盐反应,消耗溴酸盐),故答案为:抑制溴酸盐的生成。(或与生成的溴酸盐反应,消耗溴酸盐)。

②未投加过氧化氢,臭氧投加量在0~1.0mg·L-1时,BrO3 -的浓度为0的可能原因是O3投加量不足,Br-被O3氧化为HOBr或BrO-,故答案为:O3投加量不足,Br-被O3氧化为HOBr或BrO-。

(2)由题意可知,生成的HBrO被H2O2还原为HBr,H2O2被HBrO氧化为H2O和O2,反应的化学方程式为HBrO+H2O2=HBr+H2O+O2↑,故答案为:HBrO+H2O2=HBr+H2O+O2↑。

(3)活性炭具有很强的吸附性,第二步是BrO3-被活性炭还原为Br-,则第一步为活性炭吸附BrO3-;配平后反应①的方程式为:≡C+BrO3-=BrO-+≡CO2,反应②的方程式为:≡C+2BrO-=2Br-+≡CO2,由总反应方程式2BrO3-+3≡C=2Br-+3≡CO2可知,反应①与反应②中参加反应的≡C物质的量之比为2∶1,故答案为:活性炭吸附BrO3-,2∶1。

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