某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O72-转化为Cr3+。某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
(1)在25°C下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,作对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。![]()
| 实验编号 | 初始pH | 废水样品体积mL | 草酸溶液体积mL | 蒸馏水体积mL |
| ① | 4 | 60 | 10 | 30 |
| ② | 5 | 60 | 10 | 30 |
| ③ | 5 | 60 | | |
测得实验①和②溶液中的Cr2O72-浓度随时间变化关系如图所示。
(2)上述反应后草酸被氧化为 (填化学式)。
(3)实验①和②的结果表明 ;实验①中0~t1时间段反应速率v(Cr3+)= mol·L-1·min-1
(用代数式表示)。
(4)该课题组队铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:Fe2+起催化作用;
假设二: ;
假设三: ;
……
(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。
(除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、Al2Fe(SO4)4·24H2O、Al2(SO4)3等,溶液中Cr2O72-的浓度可用仪器测定。)
| 实验方案(不要求写具体操作过程) | 预期实验结果和结论 |
| | |
I.下列四支试管中,过氧化氢分解的化学反应速率最大的是
| 试管 | 温度 | 过氧化氢浓度 | 催化剂 |
| a | 室温(25℃) | 12% | 有 |
| b | 水浴加热(50℃) | 4% | 无 |
| c | 水浴加热(50℃) | 12% | 有 |
| d | 室温(25℃) | 4% | 无 |
| 实验编号 | 反应物 | 催化剂 |
| ① | 10mL2% H2O2溶液 | 无 |
| ② | 10mL5% H2O2溶液 | 无 |
| ③ | 10mL5% H2O2溶液 | 1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液 |
| ④ | 10mL5% H2O2溶液+少量HCl溶液 | 1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液 |
| ⑤ | 10mL5% H2O2溶液+少量NaOH溶液 | 1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液 |
(2)写出实验③的化学反应方程式 。
(3)实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图。
分析上图能够得出的实验结论是 _________________________。
下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据:
| 实验 序号 | 金属质量 /g | 金属 状态 | c(H2SO4) /mol·L-1 | V(H2SO4) /mL | 溶液温度/℃ | 金属消失 的时间/s | |
| 反应前 | 反应后 | ||||||
| 1 | 0.10 | 粉末 | 0.5 | 50 | 20 | 35 | 50 |
| 2 | 0.10 | 丝 | 0.8 | 50 | 20 | 35 | 200 |
| 3 | 0.10 | 粉末 | 0.8 | 50 | 20 | 36 | 25 |
| 4 | 0.10 | 丝 | 1.0 | 50 | 20 | 35 | 125 |
(1)实验1和3表明, 对反应速率有影响,能表明这种影响因素的实验还有 。(填实验序号)
(2)本实验中影响反应速率的其他因素还有 ,其实验序号是 ,
则反应速率越快(填怎样影响)。
(3)实验中的所有反应,反应前后溶液的温度变化值(约15 ℃)相近,推测其原因: