题目内容
【题目】—定温度下,向10mL0.40mol/LH2O2 溶液中加入少量FeCl3溶液(忽略整个过程中溶液体积的变化),不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况下)如表所示:
t/min | 0 | 2 | 4 | 6 |
V(O2)/mL | 0 | 9.9 | 17.5 | 22.4 |
资料显示,反应分两步进行:①2Fe3++H2O2=2Fe2++2H++O2;②H2O2+2Fe2++2H+=2H2O+2Fe3+。反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是
A. Fe2+的作用是增大过氧化氢的分解速率
B. 反应①、②均是放热反应
C. 反应2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)是吸热反应
D. 0~6min内的平均反应速率v(H2O2)=3.33×10-2mol/(L·min)
【答案】D
【解析】
A. Fe3+的作用是催化剂,增大过氧化氢的分解速率,亚铁离子是中间产物,A错误;
B. 根据图象可知反应①是吸热反应,②是放热反应,B错误;
C. 根据图象可知反应2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)中反应物总能量高于生成物总能量,因此是放热反应,C错误;
D. 0~6min内生成氧气是0.001mol,消耗双氧水是0.002mol,浓度是0.2mol/L,则平均反应速率v(H2O2)=0.2mol/L÷6min=3.33×10-2mol/(L·min),D正确;
答案选D。
【题目】用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO3-)已成为环境修复研究的热点之一。
(1)Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。
①作负极的物质是________。
②正极的电极反应式是_________。
(2)将足量铁粉投入水体中,经24小时测定NO3—的去除率和pH,结果如下:
初始pH | pH=2.5 | pH=4.5 |
NO3—的去除率 | 接近100% | <50% |
24小时pH | 接近中性 | 接近中性 |
铁的最终物质形态 |
pH=4.5时,NO3—的去除率低。其原因是________。
(3)实验发现:在初始pH=4.5的水体中投入足量铁粉的同时,补充一定量的Fe2+可以明显提高NO3—的去除率。对Fe2+的作用提出两种假设:
Ⅰ. Fe2+直接还原NO3—;
Ⅱ. Fe2+破坏FeO(OH)氧化层。
①做对比实验,结果如右图所示,可得到的结论是_______。
②同位素示踪法证实Fe2+能与FeO(OH)反应生成Fe3O4。结合该反应的离子方程式,解释加入Fe2+提高NO3—去除率的原因:______。
pH =4.5(其他条件相同)
(4)其他条件与(2)相同,经1小时测定NO3—的去除率和pH,结果如下:
初始pH | pH=2.5 | pH=4.5 |
NO3—的去除率 | 约10% | 约3% |
1小时pH | 接近中性 | 接近中性 |
与(2)中数据对比,解释(2)中初始pH不同时,NO3—去除率和铁的最终物质形态不同的原因:_________。