鈷(27Co)的常見(jiàn)化合價(jià)有+2、+3等,均容易形成相應(yīng)配離子,如[Co(NH3)6]2+、[Co(NH3)6]3+。[Co(NH3)6]2+,脫除煙氣中NO的機(jī)理如圖:
![](http://img.jyeoo.net/quiz/images/202211/372/521145a1.png)
Ⅰ.活化氧氣:[Co(NH3)6]2+在氨水中與氧氣作用生成具有強(qiáng)氧化性的微粒X(其中Co的化合價(jià)為+3),X的結(jié)構(gòu)如圖所示。
(1)用“□”標(biāo)識(shí)出X中體現(xiàn)強(qiáng)氧化性的基團(tuán):![](http://img.jyeoo.net/quiz/images/202211/372/aeb1ef67.png)
。
Ⅱ.配位[Co(NH3)6]2+較鈷的其它配位離子易吸收NO生成[Co(NH3)5NO]2+,將NO由氣相轉(zhuǎn)入液相。溶液的pH對(duì)NO的配位脫除率的影響如圖所示。
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(2)圖中pH=9.75時(shí),NO脫除率較低,其原因可能是 [Co(NH3)6]2+在pH相對(duì)較低的溶液中不穩(wěn)定[Co(NH3)6]2+在pH相對(duì)較低的溶液中不穩(wěn)定。
Ⅲ.氧化吸收:[Co(NH3)5NO]2+被X氧化為[Co(NH3)5NO2]2+,[Co(NH3)5NO2]2+在氨水中生成硝酸銨和亞硝酸銨,達(dá)到脫除NO的效果。
(3)用活性炭作催化劑、水作還原劑可實(shí)現(xiàn)[Co(NH3)6]2+的再生,維持溶液脫除NO的能力,可能機(jī)理如圖所示。
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已知:活性炭表面既有大量的酸性基團(tuán),又有大量的堿性基團(tuán)。溶液的pH對(duì)活性炭表面所帶電荷有影響。pH>6.5時(shí)帶負(fù)電荷,pH越高,表面所帶負(fù)電荷越多;pH<3.5時(shí)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(tuán)。
②寫出步驟(iii)的離子反應(yīng)方程式:4Co3++2H2O=4Co2++4H++O2↑4Co3++2H2O=4Co2++4H++O2↑。
(4)一定溫度下,pH對(duì)再生反應(yīng)的影響如圖所示。
![](http://img.jyeoo.net/quiz/images/202211/372/d86a6534.png)
①當(dāng)pH<3.5時(shí),[Co(NH3)6]3+的轉(zhuǎn)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(dāng)pH>6.5時(shí),[Co(NH3)6]3+的轉(zhuǎn)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(yīng)相同時(shí)間,[Co(NH3)6]3+的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而增大,可能的原因是 溫度升高,反應(yīng)速率加快,有利于反應(yīng)的轉(zhuǎn)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(yīng)產(chǎn)物氧氣從活性炭表面脫除溫度升高,反應(yīng)速率加快,有利于反應(yīng)的轉(zhuǎn)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(yīng)產(chǎn)物氧氣從活性炭表面脫除。(至少答出2點(diǎn))
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【考點(diǎn)】配合物與超分子.
【答案】
;[Co(NH3)6]2+在pH相對(duì)較低的溶液中不穩(wěn)定;酸性;4Co3++2H2O=4Co2++4H++O2↑;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;溫度升高,反應(yīng)速率加快,有利于反應(yīng)的轉(zhuǎn)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(yīng)產(chǎn)物氧氣從活性炭表面脫除
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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