苯酚(C6H5OH)是一種廣泛使用的化工產品,但若在水體中存在超標又會導致嚴重的污染。
Ⅰ.現有一種在一定溫度下用某分子篩催化N2O廢氣氧化苯制備苯酚的新方法,方程式為:C6H6(g)+N2O(g)═C6H5OH(g)+N2(g)。
(1)已知:C6H6(g)=6C(s,石墨)+3H2(g)ΔHl=-82.9kJ?mol-1
2N2(g)+O2(g)═2N2O(g)ΔH2=+163.2kJ?mol-1
2C6H5OH(g)═12C(s,石墨)+6H2(g)+O2(g)ΔH3=+243kJ?mol-1
則C6H6(g)+N2O(g)═C6H5OH(g)+N2(g)ΔH=-286kJ?mol-1-286kJ?mol-1。
(2)以固定N2O和苯酚比例、恒定流速、O2加入量為1%的條件下,考察單因素改變反應溫度時對N2O轉化率和苯酚選擇性的影響如圖1和圖2所示。

①由圖1可見,在723K進行反應時,N2O的初始轉化率很高,隨著反應時間的延續,N2O轉化率迅速降低,究其原因可能是 反應初期,溫度高,N2O反應速率快,轉化率高;反應后期,苯或苯酚受熱分解生成碳,覆蓋催化劑(或堵塞催化劑孔隙),使催化劑活性降低,轉化率降低。反應初期,溫度高,N2O反應速率快,轉化率高;反應后期,苯或苯酚受熱分解生成碳,覆蓋催化劑(或堵塞催化劑孔隙),使催化劑活性降低,轉化率降低。。
②由圖2可見,在648K和673K反應時,苯酚的選擇性基本保持恒定,而在698K和723K時,苯酚選擇性隨著反應進行迅速下降,高溫時苯酚選擇性下降的原因可能是:溫度升高,微量的O2會氧化苯酚,造成選擇性降低溫度升高,微量的O2會氧化苯酚,造成選擇性降低。
Ⅱ.以苯酚為原料化合成某有機物的反應機理如圖3所示(圖中個別反應物未列出,Ph為苯環):

(3)過程中生成的物質A的結構簡式為 
。
Ⅲ.Fenton試劑氧化法是一種很好的除去廢水中苯酚的方法。Fenton試劑是由亞鐵鹽和過氧化氫組成,H2O2單獨處理有機廢水時,由于本身的氧化性能較差,很難達到理想的處理效果;而當Fe2+/H2O2聯合處理有機廢水時,Fe2++H2O2═Fe3++HO?+OH-反應生成了氧化性能極強的HO?,使廢水中的苯酚得到降解。
(4)當總質量一定時,FeSO4?7H2O與H2O2的質量之比過小或過大,處理苯酚的效果均較差,請分析可能的原因:FeSO4?7H2O質量過小,反應生成HO?濃度小;FeSO4?7H2O質量過大,H2O2濃度小,生成HO?濃度小,且過量Fe2+會與HO?反應FeSO4?7H2O質量過小,反應生成HO?濃度小;FeSO4?7H2O質量過大,H2O2濃度小,生成HO?濃度小,且過量Fe2+會與HO?反應。


【答案】-286kJ?mol-1;反應初期,溫度高,N2O反應速率快,轉化率高;反應后期,苯或苯酚受熱分解生成碳,覆蓋催化劑(或堵塞催化劑孔隙),使催化劑活性降低,轉化率降低。;溫度升高,微量的O2會氧化苯酚,造成選擇性降低;
;FeSO4?7H2O質量過小,反應生成HO?濃度小;FeSO4?7H2O質量過大,H2O2濃度小,生成HO?濃度小,且過量Fe2+會與HO?反應

【解答】
【點評】
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