题目内容

11．某污水处理厂欲对含有Fe2+的废水进行处理（测定发现该废水的pH接近6）．某科研小组现拟定下列方案对该污水进行处理：向废水中加入一定量的过氧化氢溶液，同时用电动搅拌棒适当搅拌，使其产生难溶物沉降下来，已达到除去Fe2+的目的．
（1）科研小组为了研究影响上述方案的相关因素，在实验室中做了如表三组实验．请完成实验设计表（表中不要留空格）：
编号实验目的污水的体积（mL）温度（℃）过氧化氢的质量分数
①为以下实验作参照252010%
②过氧化氢浓度的影响252030%
③温度的影响258010%
（2）如表列出了Fe2+、Fe3+生成氢氧化物沉淀的pH值（开始沉淀的pH按照金属离子的物质的量浓度为0.01mol•L-1计算）：
 开始沉淀的pH沉淀完全的pH
 Fe2+7.48.9
 Fe3+2.23.2
试写出废水中加入过氧化氢溶液搅拌时发生反应的离子方程式：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O．Fe（OH）3的Ksp=1×10-37.4．该小组人员在实验中发现：若过氧化氢溶液加入过多，难溶物的沉降效果会变差，请分析原因：Fe3+可引起双氧水的分解产生氧气，大量的气泡影响了难溶物的沉降．
（3）小组人员发现：废水存放一段时间后，颜色发生了一定的变化．现取一定量的废水，对其中所含铁元素的存在形式进行研究．
①提出假设
假设一：只有Fe2+；
假设二：只有Fe3+；
假设三：两者都有．
②验证假设
为验证假设，请你设计一个实验方案，写出实验步骤、预期现象和结论：（限选试剂：稀HNO3溶液，稀NaOH溶液，KSCN溶液，KMnO4酸性溶液，淀粉KI溶液）
实验步骤预期现象及结论
第一步，取少量废水于试管中，滴加几滴KSCN溶液，振荡，观察现象．如果无现象，则假设一成立，如果溶液变红，则进行下一步实验
另取少量废水于试管中，滴加少量的KMnO4酸性溶液，振荡，观察现象如果紫色退去，则假设三成立；如果紫色未退去，则假设二成立

分析 （1）②由于探究的是过氧化氢浓度的对反应速率的影响，故应保持其他影响因素一致；
③根据③和①的温度不同，其他影响因素一致来分析；
（2）加过氧化氢把亚铁离子氧化为铁离子；根据Fe（OH）3的Ksp=C（Fe3+）•C（OH-）3来计算；Fe3+可引起双氧水的分解；
（3）①铁元素在溶液中能以Fe2+或Fe3+的形式存在；
②根据Fe3+能遇KSCN溶液变红，而Fe2+不能与KSCN溶液反应、能被KMnO4酸性溶液氧化而使KMnO4酸性溶液褪色来分析．

解答 解：（1）②由于探究的是过氧化氢浓度的对反应速率的影响，故应保持其他影响因素一致，故温度应为20℃，故答案为：20；
③由于③和①的温度不同，而其他影响因素一致，故③是为了探究温度对反应速率的影响，故答案为：温度的影响；
（2）加过氧化氢亚铁离子氧化为铁离子，反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；0.01mol/LFe3+开始沉淀时的pH为2.2，即此时C（OH-）=10-11.8mol/L，故Fe（OH）3的Ksp=C（Fe3+）•C（OH-）3=0.01mol/L×（10-11.8mol/L）3=1×10-37.4；Fe3+可引起双氧水的分解产生氧气，大量的气泡影响了难溶物的沉降，
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；1×10-37.4；Fe3+可引起双氧水的分解产生氧气，大量的气泡影响了难溶物的沉降；
（3）①铁元素在溶液中能以Fe2+或Fe3+的形式存在，故假设二为：只有Fe3+，故答案为：只有Fe3+；
②根据Fe3+能遇KSCN溶液变红，而Fe2+不能与KSCN溶液反应，故第一步，取少量废水于试管中，滴加几滴KSCN溶液，振荡，观察现象，如果无现象，则假设一成立，如果溶液变红，则进行下一步实验；
第二步，另取少量废水于试管中，滴加少量的KMnO4酸性溶液，振荡，观察现象；如果紫色退去，则假设三成立；如果紫色未退去，则假设二成立．
故答案为：

实验步骤预期现象及结论
第一步，取少量废水于试管中，滴加几滴KSCN溶液，振荡，观察现象．如果无现象，则假设一成立，如果溶液变红，则进行下一步实验
另取少量废水于试管中，滴加少量的KMnO4酸性溶液，振荡，观察现象如果紫色退去，则假设三成立；如果紫色未退去，则假设二成立
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点评 本题主要考查了实验方案的设计，依据探究某种因素对反应速率的影响，故应保持其他影响因素一致来分析．题目较难．

练习册系列答案
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已知：RCOOH$\stackrel{PCl_{3}}{→}$RCOCl
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（3）E的结构简式为
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3．1 mo1水所占的积是1.8×10-5m3，设水分子是一个挨一个排列的，估算在1cm的长度上排列$\frac{1}{\root{3}{30}}×1{0}^{8}$个水分子，相邻两个水分子的间距约为$\root{3}{30}$×10-10m．（已知水的密度为1×103kg/m3，NA=6.02×1023 mol -1，水的摩尔质量为18×10-3kg/mol）
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iii．能检验出最后一种产物的现象是②中第二个品红溶液不褪色，③中澄清石灰水变浑浊
（3）如果将仪器的连接顺序变为①、③、②，则可以检出的物质是H2O；不能确定的物质是CO2、SO2．
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A．CCl4B．CH3COOHC．CH3CH2OHD．CaCO3

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