Question

19．Fenton法常用于處理含難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水，通常是在調(diào)節(jié)好pH和Fe²⁺濃度的廢水中加入H₂O₂，所產(chǎn)生的羥基自由基能氧化降解污染物．現(xiàn)運用該方法降解有機(jī)污染物p-CP，探究有關(guān)因素對該降解反應(yīng)速率的影響．
[實驗設(shè)計]控制p-CP的初始濃度相同，恒定實驗溫度在298K或313K（其余實驗條件見下表），設(shè)計如下對比試驗．
（1）請完成以下實驗設(shè)計表（表中不要留空格）．

實驗編號	實驗?zāi)康?/td>	T/K	pH	c/10-3mol•L-1
				H2O2	Fe2+
①	為以下實驗作參考	298	3	6.0	0.30
②	探究溫度對降解反應(yīng)速率的影響
③		298	10	6.0	0.30

[數(shù)據(jù)處理]實驗測得p-CP的濃度隨時間變化的關(guān)系如圖．

（2）請根據(jù)如圖實驗①曲線，計算降解反應(yīng)在50-150s內(nèi)的反應(yīng)速率：v（p-CP）=8.0×10^-6mol/（L•s）．
[解釋與結(jié)論]
（3）實驗①、②表明溫度升高，降解反應(yīng)速率增大．但溫度過高時反而導(dǎo)致降解反應(yīng)速率減小，請從Fenton法所用試劑H₂O₂的角度分析原因：過氧化氫在溫度過高時迅速分解．
（4）實驗③得出的結(jié)論是：pH等于10時，反應(yīng)速率趨向于零（或該降解反應(yīng)趨于停止）．
（5）根據(jù)題意：在一定條件下H₂O₂和Fe²⁺的離子反應(yīng)式H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2H₂O+2Fe³⁺．

Answer 1

分析 （1）對比實驗的基本思想是控制變量法，可以在溫度相同時，變化濃度，或者在濃度相等時，變化溫度；
（2）根據(jù)反應(yīng)速率公式v=$\frac{△c}{△t}$計算平均反應(yīng)速率；
（3）過氧化氫在高溫時易分解；
（4）根據(jù)反應(yīng)速率公式v=$\frac{△c}{△t}$判斷；
（5）H₂O₂和Fe²⁺的離子反應(yīng)式為：H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2H₂O+2Fe³⁺．

解答 解：（1）對比實驗的基本思想是控制變量法，溫度相同時，變化濃度，在濃度相等時，變化溫度，數(shù)據(jù)分別為：313；3；6.0；0.30；探究pH對降解速率的影響；故答案為：

實驗編號	實驗?zāi)康?/td>	T/K	pH	c/10-3mol•L-1
				H2O2	Fe2+
①	為以下實驗作參考	298	3	6.0	0.30
②	探究溫度對降解反應(yīng)速率的影響	313	3	6.0	0.30
③	探究pH對降解速率的影響	298	10	6.0	0.30

；
（2）v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{（1.2-0.4）×1{0}^{-3}mol/L}{（150-50）s}$=8.0×10^-6 mol/（L．s），故答案為：8.0×10^-6mol/（L•s）；
（3）溫度較高時，過氧化氫不穩(wěn)定易分解，所以溫度過高時反而導(dǎo)致降解反應(yīng)速率減小，故答案為：過氧化氫在溫度過高時迅速分解；
（4）通過圖片知，當(dāng)pH=10，隨著時間的變化，其濃度基本不變，即反應(yīng)速率趨向于零（或該降解反應(yīng)趨于停止），說明堿性條件下，有機(jī)物p-CP不能降解，故答案為：反應(yīng)速率趨向于零（或該降解反應(yīng)趨于停止）；
（5）H₂O₂和Fe²⁺的離子反應(yīng)式為：H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2H₂O+2Fe³⁺，故答案為：H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2H₂O+2Fe³⁺．

點評 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素，注意設(shè)計對比實驗時，只能改變一個條件，否則無法確定影響因素，難度較大．