鈷(
27Co)的常見化合價有+2、+3等,均容易形成相應配離子,如[Co(NH
3)
6]
2+、[Co(NH
3)
6]
3+。[Co(NH
3)
6]
2+,脫除煙氣中NO的機理如圖:
Ⅰ.活化氧氣:[Co(NH
3)
6]
2+在氨水中與氧氣作用生成具有強氧化性的微粒X(其中Co的化合價為+3),X的結構如圖所示。
(1)用“□”標識出X中體現(xiàn)強氧化性的基團:
。
Ⅱ.配位[Co(NH
3)
6]
2+較鈷的其它配位離子易吸收NO生成[Co(NH
3)
5NO]
2+,將NO由氣相轉入液相。溶液的pH對NO的配位脫除率的影響如圖所示。
(2)圖中pH=9.75時,NO脫除率較低,其原因可能是
[Co(NH3)6]2+在pH相對較低的溶液中不穩(wěn)定
[Co(NH3)6]2+在pH相對較低的溶液中不穩(wěn)定
。
Ⅲ.氧化吸收:[Co(NH
3)
5NO]
2+被X氧化為[Co(NH
3)
5NO
2]
2+,[Co(NH
3)
5NO
2]
2+在氨水中生成硝酸銨和亞硝酸銨,達到脫除NO的效果。
(3)用活性炭作催化劑、水作還原劑可實現(xiàn)[Co(NH
3)
6]
2+的再生,維持溶液脫除NO的能力,可能機理如圖所示。
已知:活性炭表面既有大量的酸性基團,又有大量的堿性基團。溶液的pH對活性炭表面所帶電荷有影響。pH>6.5時帶負電荷,pH越高,表面所帶負電荷越多;pH<3.5時帶正電荷,pH越低,表面所帶正電荷越多。
①由步驟(ii)可知活性炭表面有大量的
酸性
酸性
(填“酸性”或“堿性”)基團。
②寫出步驟(iii)的離子反應方程式:
4Co3++2H2O=4Co2++4H++O2↑
4Co3++2H2O=4Co2++4H++O2↑
。
(4)一定溫度下,pH對再生反應的影響如圖所示。
①當pH<3.5時,[Co(NH
3)
6]
3+的轉化率隨pH的減小而降低的原因是
pH越低,活性炭表面所帶正電荷越多,與[Co(NH3)6]2+靜電斥力增加,不利于[Co(NH3)6]2+的催化還原
pH越低,活性炭表面所帶正電荷越多,與[Co(NH3)6]2+靜電斥力增加,不利于[Co(NH3)6]2+的催化還原
。當pH>6.5時,[Co(NH
3)
6]
3+的轉化率隨pH的增大而降低的原因是
pH增加,[Co(NH3)6]2+的解離受到抑制,不利于[Co(NH3)6]2+的催化還原
pH增加,[Co(NH3)6]2+的解離受到抑制,不利于[Co(NH3)6]2+的催化還原
。
(5)一定pH下,反應相同時間,[Co(NH
3)
6]
3+的轉化率隨溫度的升高而增大,可能的原因是
溫度升高,反應速率加快,有利于反應的轉化率;溫度升高有利于[Co(NH3)6]2+的解離,有利于Co3+的生成;溫度升高,氧氣在水中的溶解度下降,有利于反應產物氧氣從活性炭表面脫除
溫度升高,反應速率加快,有利于反應的轉化率;溫度升高有利于[Co(NH3)6]2+的解離,有利于Co3+的生成;溫度升高,氧氣在水中的溶解度下降,有利于反應產物氧氣從活性炭表面脫除
。(至少答出2點)
【答案】;[Co(NH
3)
6]
2+在pH相對較低的溶液中不穩(wěn)定;酸性;4Co
3++2H
2O=4Co
2++4H
++O
2↑;pH越低,活性炭表面所帶正電荷越多,與[Co(NH
3)
6]
2+靜電斥力增加,不利于[Co(NH
3)
6]
2+的催化還原;pH增加,[Co(NH
3)
6]
2+的解離受到抑制,不利于[Co(NH
3)
6]
2+的催化還原;溫度升高,反應速率加快,有利于反應的轉化率;溫度升高有利于[Co(NH
3)
6]
2+的解離,有利于Co
3+的生成;溫度升高,氧氣在水中的溶解度下降,有利于反應產物氧氣從活性炭表面脫除