Question

利用Na₂S₂O₈產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性SO₄^﹣•（自由基）降解有機(jī)污染物是目前最具潛力的高級(jí)氧化技術(shù)．文獻(xiàn)報(bào)道某課題組探究pH，單質(zhì)鐵和Na₂S₂O₈的濃度對(duì)降解2，4﹣DMAP（2，4﹣﹣甲基苯酚）效率的影響．

（1）探究溶液酸堿性的影響：將等量的2，4﹣DMAP加入到不同pH的Na₂S₂O₈溶液中，結(jié)果如圖1所示．由此可知：溶液酸性增強(qiáng)，      （填“有利于”或“不利于”）Na₂S₂O₈產(chǎn)生SO₄^﹣•．

（2）探究鐵粉用量的影響：

①實(shí)驗(yàn)前，先用0.1mol•L^﹣1 H₂SO₄洗滌Fe粉，其目的是    ，后用蒸餾水洗滌至中性；

②相同條件下，取不同量處理后的鐵粉分別加入c（2，4﹣DMAP）=1.0×10 ^﹣3mol•L^﹣1、c（Na₂S₂O₈）=4.2×10^﹣3mol•L^﹣1的混合溶液中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示．其中降解效率最好的鐵粉用量是1.5g/L；計(jì)算從反應(yīng)開(kāi)始到A點(diǎn)時(shí)，2，4﹣DMAP降解的平均反應(yīng)速率為   （忽略反應(yīng)過(guò)程中溶液總質(zhì)量變化）．

③已知：2Fe+O₂+2H₂O=2Fe²⁺+4OH^﹣，S₂O₈^﹣+Fe²⁺=SO₄^﹣+SO₄^2﹣+Fe³⁺此外還可能會(huì)發(fā)生：SO₄^﹣+Fe²⁺=SO₄^2﹣+Fe³⁺．當(dāng)鐵粉加入量過(guò)大時(shí)，2，4﹣DMAP的降解率反而下降，原因可能是（用離子方程式表示）．     ．

（3）探究Na₂S₂O₈濃度的影響：填寫下表中空格，完成實(shí)驗(yàn)方案．

序號(hào)、物理量                       M（Fe粉）/g          V/mL         V/mL   收集數(shù)據(jù)和得出結(jié)論

1          100          0.3        50                   50          

2          100V（污水）/mL         0.3                                 

Answer 1

考點(diǎn)：  性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)．

分析：  （1）當(dāng)其它條件相同，將4﹣CP加入到不同pH的Na₂S₂O₈溶液中，根據(jù)圖象知，溶液的pH越小，4﹣CP降解率越大；

（2）①鐵表面有鐵銹加入硫酸可除去；

②據(jù)圖分析，降解效率最好的鐵粉用量是d曲線，即1.5g時(shí)，c（2，4﹣DMAP）=1.0×10 ^﹣3mol•L^﹣1假設(shè)有1L溶液，則含有2，4﹣﹣甲基苯酚的質(zhì)量為1.0×10 ^﹣3mol•L^﹣1×122g/mol=0.122g，結(jié)合A點(diǎn)時(shí)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)有20%計(jì)算反應(yīng)速率；

③Fe能夠與鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，亞鐵離子能夠?qū)��?qiáng)氧化性SO₄^﹣•（自由基）還原；

（3）探究Na₂S₂O₈濃度的影響，應(yīng)使其他物質(zhì)濃度和用量相同，Na₂S₂O₈濃度不同，觀察在相同時(shí)間內(nèi)2，4﹣DMAP的濃度變化．

解答：  解：（1）當(dāng)其它條件相同，將4﹣CP加入到不同pH的Na₂S₂O₈溶液中，根據(jù)圖象知，溶液的pH越小，4﹣CP降解率越大，所以溶液酸性增強(qiáng)有利于Na₂S₂O₈產(chǎn)生SO₄^﹣•，故答案為：有利于；

（2）H₂SO₄可以除去Fe粉表面的氧化物；

故答案為：去除鐵粉表面的氧化物等雜質(zhì)；

②據(jù)圖分析，降解效率最好的鐵粉用量是d曲線，即1.5g/L時(shí)；假設(shè)有1L溶液，則含有2，4﹣二甲基苯酚的質(zhì)量為1.0×10 ^﹣3mol•L^﹣1×122g/mol=0.122g，A點(diǎn)時(shí)降解了80%，為0.0976g，物質(zhì)的量為0.0008mol，所以40min時(shí)的反應(yīng)速率為=2.0×10^﹣5mol/（L•min），故答案為：1.5；2.0×10^﹣5mol/（L•min）；

③Fe能夠與鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，亞鐵離子能夠?qū)��?qiáng)氧化性SO₄^﹣•（自由基）還原，反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，SO₄^﹣+Fe²⁺=SO₄^2﹣+Fe³⁺；

（3）探究Na₂S₂O₈濃度對(duì)對(duì)降解2，4﹣DMAP（2，4﹣﹣甲基苯酚）效率的影響，應(yīng)使其他物質(zhì)濃度和用量相同，Na₂S₂O₈濃度不同，觀察在相同時(shí)間內(nèi)2，4﹣DMAP的濃度變化，可以加入多于50mL的0.05mol．L^﹣1Na₂S₂O₈溶液，或少于50mL的0.05mol．L^﹣1Na₂S₂O₈溶液，但溶液總體積要為100mL，即Na₂S₂O₈溶液與水的體積之和為100mL，例如30mLNa₂S₂O₈溶液和70mL水，收集的數(shù)據(jù)和得出的結(jié)論是：若相同時(shí)間內(nèi)2，4﹣DMAP的濃度變化相同，則說(shuō)明Na₂S₂O₈濃度對(duì)2，4﹣DMAP降解率無(wú)影響，若2，4﹣DMAP的濃度變化不相同，則說(shuō)明Na₂S₂O₈濃度對(duì)2，4﹣DMAP降解率有影響，故答案為：

序號(hào)、物理量                M（Fe粉）/g V/mL    V/mL    收集數(shù)據(jù)和得出結(jié)論

1                                     若相同時(shí)間內(nèi)2，4﹣DMAP的濃度變化相同，則說(shuō)明Na₂S₂O₈濃度對(duì)2，4﹣DMAP降解率無(wú)影響，若2，4﹣DMAP的濃度變化不相同，則說(shuō)明Na₂S₂O₈濃度對(duì)2，4﹣DMAP降解率有影響．

2             30            70        

．

點(diǎn)評(píng)：  本題考查探究實(shí)驗(yàn)，側(cè)重考查學(xué)生獲取信息、加工信息、利用信息解答問(wèn)題能力，知道圖象中縱橫坐標(biāo)的含義及變化趨勢(shì)，知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸�理，題目難度不大．