利用Na2S2O8产生的强氧化性SO4﹣•降解有机污染物是目前最具潜力的高级氧化技术．文献报道某课题组探究pH.单质铁和Na2S2O8的浓度对降解2.4﹣DMAP(2.4﹣﹣甲基苯酚)效率的影响． (1)探究溶液酸碱性的影响:将等量的2.4﹣DMAP加入到不同pH� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

利用Na₂S₂O₈产生的强氧化性SO₄^﹣•（自由基）降解有机污染物是目前最具潜力的高级氧化技术．文献报道某课题组探究pH，单质铁和Na₂S₂O₈的浓度对降解2，4﹣DMAP（2，4﹣﹣甲基苯酚）效率的影响．

（1）探究溶液酸碱性的影响：将等量的2，4﹣DMAP加入到不同pH的Na₂S₂O₈溶液中，结果如图1所示．由此可知：溶液酸性增强，（填“有利于”或“不利于”）Na₂S₂O₈产生SO₄^﹣•．

（2）探究铁粉用量的影响：

①实验前，先用0.1mol•L^﹣1 H₂SO₄洗涤Fe粉，其目的是，后用蒸馏水洗涤至中性；

②相同条件下，取不同量处理后的铁粉分别加入c（2，4﹣DMAP）=1.0×10 ^﹣3mol•L^﹣1、c（Na₂S₂O₈）=4.2×10^﹣3mol•L^﹣1的混合溶液中，实验结果如图2所示．其中降解效率最好的铁粉用量是1.5g/L；计算从反应开始到A点时，2，4﹣DMAP降解的平均反应速率为（忽略反应过程中溶液总质量变化）．

③已知：2Fe+O₂+2H₂O=2Fe²⁺+4OH^﹣，S₂O₈^﹣+Fe²⁺=SO₄^﹣+SO₄²^﹣+Fe³⁺此外还可能会发生：SO₄^﹣+Fe²⁺=SO₄²^﹣+Fe³⁺．当铁粉加入量过大时，2，4﹣DMAP的降解率反而下降，原因可能是（用离子方程式表示）．．

（3）探究Na₂S₂O₈浓度的影响：填写下表中空格，完成实验方案．

序号、物理量 M（Fe粉）/g V/mL V/mL 收集数据和得出结论

1 100 0.3 50 50

2 100V（污水）/mL 0.3

考点：性质实验方案的设计．

分析：（1）当其它条件相同，将4﹣CP加入到不同pH的Na₂S₂O₈溶液中，根据图象知，溶液的pH越小，4﹣CP降解率越大；

（2）①铁表面有铁锈加入硫酸可除去；

②据图分析，降解效率最好的铁粉用量是d曲线，即1.5g时，c（2，4﹣DMAP）=1.0×10 ^﹣3mol•L^﹣1假设有1L溶液，则含有2，4﹣﹣甲基苯酚的质量为1.0×10 ^﹣3mol•L^﹣1×122g/mol=0.122g，结合A点时其质量分数有20%计算反应速率；

③Fe能够与铁离子反应生成亚铁离子，亚铁离子能够将强氧化性SO₄^﹣•（自由基）还原；

（3）探究Na₂S₂O₈浓度的影响，应使其他物质浓度和用量相同，Na₂S₂O₈浓度不同，观察在相同时间内2，4﹣DMAP的浓度变化．

解答：解：（1）当其它条件相同，将4﹣CP加入到不同pH的Na₂S₂O₈溶液中，根据图象知，溶液的pH越小，4﹣CP降解率越大，所以溶液酸性增强有利于Na₂S₂O₈产生SO₄^﹣•，故答案为：有利于；

（2）H₂SO₄可以除去Fe粉表面的氧化物；

故答案为：去除铁粉表面的氧化物等杂质；

②据图分析，降解效率最好的铁粉用量是d曲线，即1.5g/L时；假设有1L溶液，则含有2，4﹣二甲基苯酚的质量为1.0×10 ^﹣3mol•L^﹣1×122g/mol=0.122g，A点时降解了80%，为0.0976g，物质的量为0.0008mol，所以40min时的反应速率为=2.0×10^﹣5mol/（L•min），故答案为：1.5；2.0×10^﹣5mol/（L•min）；

③Fe能够与铁离子反应生成亚铁离子，亚铁离子能够将强氧化性SO₄^﹣•（自由基）还原，反应的离子方程式为Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，SO₄^﹣+Fe²⁺=SO₄²^﹣+Fe³⁺；

（3）探究Na₂S₂O₈浓度对对降解2，4﹣DMAP（2，4﹣﹣甲基苯酚）效率的影响，应使其他物质浓度和用量相同，Na₂S₂O₈浓度不同，观察在相同时间内2，4﹣DMAP的浓度变化，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，但溶液总体积要为100mL，即Na₂S₂O₈溶液与水的体积之和为100mL，例如30mLNa₂S₂O₈溶液和70mL水，收集的数据和得出的结论是：若相同时间内2，4﹣DMAP的浓度变化相同，则说明Na₂S₂O₈浓度对2，4﹣DMAP降解率无影响，若2，4﹣DMAP的浓度变化不相同，则说明Na₂S₂O₈浓度对2，4﹣DMAP降解率有影响，故答案为：