Question

Fenton法常用于處理含難降解有機物的工業(yè)廢水，通常是在調節(jié)好pH和Fe^2＋濃度的廢水中加入H₂O₂，所產生的羥基自由基能氧化降解污染物�，F(xiàn)運用該方法降解有機污染物p－CP，探究有關因素對該降解反應速率的影響。
[實驗設計]　控制p－CP的初始濃度相同，恒定實驗溫度在298 K或313 K(其余實驗條件見下表)，設計如下對比實驗。
(1)請完成以下實驗設計表(表中不要留空格)。

實驗編號	實驗目的	T/K	pH	c/10－3 mol·L－1
				H2O2	Fe2＋
①	為以下實驗作參照	298	3	6.0	0.30
②	探究溫度對降解反應速率的影響
③		298	10	6.0	0.30

 

[數(shù)據處理]　實驗測得p－CP的濃度隨時間變化的關系如上圖。
(2)請根據上圖實驗①曲線，計算降解反應50～150 s內的反應速率：
v(p－CP)＝________mol·L^－1·s^－1。
[解釋與結論]
(3)實驗①、②表明溫度升高，降解反應速率增大。但溫度過高時反而導致降解反應速率減小，請從Fenton法所用試劑H₂O₂的角度分析原因：_____________________________
(4)實驗③得出的結論是：pH等于10時，________。
[思考與交流]
(5)實驗時需在不同時間從反應器中取樣，并使所取樣品中的反應立即停止下來。根據上圖中的信息，給出一種迅速停止反應的方法：________。

Answer 1

(1)

實驗編號	實驗目的	T/K	pH	c/10－3 mol·L－1
				H2O2	Fe2＋
①	探究溫度對降解反應速率的影響	313	3	6.0	0.30
③	探究溶液的pH對降解反應速率的影響

 
(2)8.0×10^－6
(3)H₂O₂在溫度過高時迅速分解
(4)反應不能進行
(5)在溶液中加入堿溶液，使溶液的pH大于或等于10(其他合理答案均可)

(1)依題意可知②的實驗溫度為313 K，實驗對比是建立在其它條件相同前提下，故pH應與①的相同。若改變pH，其它條件不變可探究溶液pH對反應速率的影響。
(2)實驗①曲線中，50～150 s時。
Δc(p－CP)＝1.2×10^－3 mol·L^－1－0.4×10^－3 mol·L^－1＝0.8×10^－3 mol·L^－1，所以v(p－CP)＝＝8.0×10^－6 mol·L^－1·s^－1。
(3)在降解反應中，H₂O₂新產生的自由基起氧化作用，溫度過高，H₂O₂因熱穩(wěn)定性差而分解，導致降解反應速率下降。
(4)由雙曲線③可知，pH＝10時，c(p－CP)基本不變，反應趨于停止。
(5)由(4)得到啟示：在pH＝10溶液中，反應速率趨于零，可將所取樣加入NaOH溶液中(使pH＝10)；化學反應速率隨溫度降低而降低，故亦可用迅速大幅降溫法。