Question

【題目】某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸（H2C2O4）能將其中的Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可對(duì)該反應(yīng)堆起催化作用。為進(jìn)一步研究有關(guān)因素對(duì)該反應(yīng)速率的影響，探究如下：

（1）在25°C下，控制光照強(qiáng)度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，做對(duì)比實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表（表中不要留空格）。

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	初始pH	廢水樣品體積/mL	草酸溶液體積/mL	蒸餾水體積/mL
①	4.0	60.0	10.0	30.0
②	5.0	60.0	10.0	30.0
③	5.0	60.0	______	______

測(cè)得實(shí)驗(yàn)①和②溶液中Cr2O72-的濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。

（2）上述反應(yīng)的離子方程式為_______。

（3）對(duì)比實(shí)驗(yàn)①和②的結(jié)果可得出結(jié)論______。實(shí)驗(yàn)①中0～t1時(shí)間段反應(yīng)速率v(Cr3+)=_____(用代數(shù)式表示)。

（4）該課題組對(duì)鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如了下假設(shè)，請(qǐng)你完成假設(shè)二：

假設(shè)一：Fe2+起催化作用；

假設(shè)二：___________；

······

Answer 1

【答案】20 20 3H2C2O4+Cr2O72-+8H+＝2Cr3++7H2O+6CO2↑ 溶液pH對(duì)該反應(yīng)的速率有影響 2(c0-c1)/t1 Al3+起催化作用

【解析】

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟煌�的初�?/span>pH和不同濃度草酸溶液用量，做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，且總體積不變；

（2）根據(jù)題目信息，草酸與Cr2O72-在酸性條件下反應(yīng)生成Cr3+、二氧化碳和水；

（3）根據(jù)圖像信息，不同pH值下Cr2O72-的反應(yīng)速率不同；根據(jù)v=c/t計(jì)算；

（4）根據(jù)鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]的成分進(jìn)行假設(shè)。

（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟煌�的初�?/span>pH和不同濃度草酸溶液用量，做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，①、②對(duì)比相同草酸濃度、不同pH下草酸的反應(yīng)速率，則②、③對(duì)比相同pH、不同草酸濃度下草酸的反應(yīng)速率，為不使體積改變導(dǎo)致濃度變化，則總體的和為100mL，草酸的體積為20.0mL，蒸餾水的體積為20.0mL；

（2）根據(jù)題目信息，草酸與Cr2O72-在酸性條件下反應(yīng)生成Cr3+、二氧化碳和水，則離子反應(yīng)式為3H2C2O4+Cr2O72-+8H+＝2Cr3++7H2O+6CO2↑；

（3）根據(jù)圖像信息，實(shí)驗(yàn)①和②為不同pH值下Cr2O72-的反應(yīng)速率的圖像，pH值越小反應(yīng)速率越快；反應(yīng)時(shí)間為t1時(shí)，Cr2O72-反應(yīng)的物質(zhì)的量濃度為(c0-c1)mol/L，根據(jù)反應(yīng)的方程式，則Cr3+生成的物質(zhì)的量濃度為2（c0-c1）mol/L，v(Cr3+)=2（c0-c1）/t1mol·（Lmin）－1；

（4）已知鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]在反應(yīng)中起催化作用，其成分為Al3+、Fe2+、SO42-，假設(shè)一為Fe2+起催化作用，則假設(shè)二可能為Al3+起催化作用，若原溶液中無(wú)SO42-，則假設(shè)三為SO42-起催化作用。