Question

9．Fenton法常用于處理含難降解有機物的工業(yè)廢水，通常是在調(diào)節(jié)好pH和Fe²⁺濃度的廢水中加入H₂O₂，所產(chǎn)生的羥基自由基能氧化降解污染物．現(xiàn)運用該方法降解有機污染物p-CP，探究有關(guān)因素對該降解反應(yīng)速率的影響．
[實驗設(shè)計]控制p-CP的初始濃度相同，恒定實驗溫度在298K或313K（其余實驗條件見下表），設(shè)計如下對比實驗：
（1）請完成以下實驗設(shè)計表：（表中不要留空格）

實驗編號	實驗?zāi)康?/td>	T/K	pH	c/10-3 mol•L-1
				H2O2	Fe2+
①	為以下實驗作參照	298	3	6.0	0.30
②	探究溫度對降解反應(yīng)速率的影響	313	3	6.0	0.30
③	探究溶液的pH對降解反應(yīng)速率的影響	298	10	6.0	0.30

[數(shù)據(jù)處理]實驗測得p-CP的濃度隨時間變化的關(guān)系如圖：
（2）請根據(jù)上圖實驗①曲線，計算降解反應(yīng)50～150s內(nèi)的反應(yīng)速率：v（p-CP）=8.0×10^-6mol•L^-1•s^-1；
[解釋與結(jié)論]
（3）實驗①、②表明溫度升高，降解反應(yīng)速率增大．但后續(xù)研究表明：溫度過高時反而導(dǎo)致降解反應(yīng)速率減小，請從Fenton法所用試劑H₂O₂的角度分析原因：過氧化氫在溫度過高時迅速分解；
（4）實驗③得出的結(jié)論是：pH等于10時，反應(yīng)不能（填“能”或“不能”）進行；
[思考與交流]
（5）實驗時需在不同時間從反應(yīng)器中取樣，并使所取樣品中的反應(yīng)立即停止下來．根據(jù)上圖中的信息，給出一種迅速停止反應(yīng)的方法：在溶液中加入堿溶液，使溶液的pH大于或等于10．

Answer 1

分析 （1）對比實驗的基本思想是控制變量法，可以在溫度相同時，變化濃度，或者在濃度相等時，變化溫度；
（2）根據(jù)反應(yīng)速率公式V=$\frac{△c}{△t}$計算平均反應(yīng)速率；
（3）根據(jù)過氧化氫在溫度較高時易分解的角度分析；
（4）根據(jù)圖象曲線③的變化判斷；
（5）根據(jù)曲線③中溶液pH對反應(yīng)速率的影響角度判斷改變的反應(yīng)條件．

解答 解：（1）對比實驗的關(guān)鍵是控制變量，實驗②探究溫度對降解反應(yīng)速率的影響，則②中除了溫度不同以外，其它量必須與實驗①相同，則溫度、雙氧水濃度、亞鐵離子濃度分別為：313K、6.0、0.30；實驗③中除了pH與①不同外，其它量完全相同，則探究的是溶液的pH對降解反應(yīng)速率的影響，
故答案為：

實驗編號	實驗?zāi)康?/td>	T/K	pH	c/10-3 mol•L-1
				H2O2	Fe2+
②	探究溫度對降解反應(yīng)速率的影響	313		6.0	0.30
③	探究溶液的pH對降解反應(yīng)速率的影響

（2）根據(jù)圖象可知，曲線①中在50s時的濃度為1.2×10^-3mol/L，在150s時濃度為0.4×10^-3mol/L，則50～150s內(nèi)的平均反應(yīng)速率為：v（p-CP）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{（1.2-0.4）×1{0}^{-3}mol/L}{（150-50）s}$=8.0×10^-6 mol•L^-1•s^-1，
故答案為：8.0×10^-6；
（3）溫度較高時，過氧化氫不穩(wěn)定易分解，所以溫度過高時反而導(dǎo)致降解反應(yīng)速率減小，
故答案為：過氧化氫在溫度過高時迅速分解；
（4）通過圖象曲線變化可知，當(dāng)pH=10，隨著時間的變化，其濃度基本不變，即反應(yīng)速率趨向于零（或該降解反應(yīng)趨于停止），說明pH等于10時的條件下，有機物p-CP不能降解，
故答案為：不能；
 （5）根據(jù)曲線③可以得出，該反應(yīng)在pH=10的溶液中停止，故可在反應(yīng)液中加入堿溶液，使溶液的pH迅速增大，從而使反應(yīng)停止，
故答案為：在溶液中加入堿溶液，使溶液的pH大于或等于10．

點評 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素，題目難度中等，注意掌握影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，明確設(shè)計對比實驗時，只能改變一個條件，否則無法確定影響因素，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>