Question

19．Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好pH和Fe²⁺浓度的废水中加入H₂O₂，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物．现运用该方法降解有机污染物p-CP，探究有关因素对该降解反应速率的影响．
[实验设计]控制p-CP的初始浓度相同，恒定实验温度在298K或313K（其余实验条件见下表），设计如下对比试验．
（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）．

实验编号	实验目的	T/K	pH	c/10-3mol•L-1
				H2O2	Fe2+
①	为以下实验作参考	298	3	6.0	0.30
②	探究温度对降解反应速率的影响
③		298	10	6.0	0.30

[数据处理]实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如图．

（2）请根据如图实验①曲线，计算降解反应在50-150s内的反应速率：v（p-CP）=8.0×10^-6mol/（L•s）．
[解释与结论]
（3）实验①、②表明温度升高，降解反应速率增大．但温度过高时反而导致降解反应速率减小，请从Fenton法所用试剂H₂O₂的角度分析原因：过氧化氢在温度过高时迅速分解．
（4）实验③得出的结论是：pH等于10时，反应速率趋向于零（或该降解反应趋于停止）．
（5）根据题意：在一定条件下H₂O₂和Fe²⁺的离子反应式H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2H₂O+2Fe³⁺．

Answer 1

分析 （1）对比实验的基本思想是控制变量法，可以在温度相同时，变化浓度，或者在浓度相等时，变化温度；
（2）根据反应速率公式v=$\frac{△c}{△t}$计算平均反应速率；
（3）过氧化氢在高温时易分解；
（4）根据反应速率公式v=$\frac{△c}{△t}$判断；
（5）H₂O₂和Fe²⁺的离子反应式为：H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2H₂O+2Fe³⁺．

解答 解：（1）对比实验的基本思想是控制变量法，温度相同时，变化浓度，在浓度相等时，变化温度，数据分别为：313；3；6.0；0.30；探究pH对降解速率的影响；故答案为：

实验编号	实验目的	T/K	pH	c/10-3mol•L-1
				H2O2	Fe2+
①	为以下实验作参考	298	3	6.0	0.30
②	探究温度对降解反应速率的影响	313	3	6.0	0.30
③	探究pH对降解速率的影响	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），故答案为：8.0×10^-6mol/（L•s）；
（3）温度较高时，过氧化氢不稳定易分解，所以温度过高时反而导致降解反应速率减小，故答案为：过氧化氢在温度过高时迅速分解；
（4）通过图片知，当pH=10，随着时间的变化，其浓度基本不变，即反应速率趋向于零（或该降解反应趋于停止），说明碱性条件下，有机物p-CP不能降解，故答案为：反应速率趋向于零（或该降解反应趋于停止）；
（5）H₂O₂和Fe²⁺的离子反应式为：H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2H₂O+2Fe³⁺，故答案为：H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2H₂O+2Fe³⁺．

点评 本题考查化学反应速率的影响因素，注意设计对比实验时，只能改变一个条件，否则无法确定影响因素，难度较大．