Question

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Fe^2＋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298 K或313 K(其余实验条件见下表)，设计如下对比实验：

（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^－3 mol·L^－1
H2O2	Fe^2＋
①	为以下实验作参照	298	3	6.0	0.30
②	探究温度对降解反应速率的影响		3
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上图

（2）请根据上图实验①曲线，计算降解反应50～150 s内的反应速率：

v(p－CP)＝_______mol·L^－1·s^－1；

[解释与结论]

（3）实验①、②表明温度升高，降解反应速率增大。但后续研究表明：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：_____________；

（4）实验③得出的结论是：pH等于10时，反应     （填“能”或“不能”）进行；

[思考与交流]

（5）实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法：                                   。

Answer

（1）

实验编号

实验目的

T/K

pH

c/10-3 mol•L-1

H2O2

Fe2+

①

探究温度对降解反应速率的影响

313

6.0

0.30

③

探究溶液的pH对降解反应速率的影响

（2）8.0×10-6mol/（L·s） （3）过氧化氢在温度过高时迅速分解 （4）不能

（5）在溶液中加入碱溶液，使溶液的pH大于或等于10（其他合理答案均可）

【解析】

试题分析：（1）对比实验的关键是控制变量，实验②探究温度对降解反应速率的影响，则②中除了温度不同以外，其它量必须与实验①相同，则温度、双氧水浓度、亚铁离子浓度分别为：313K、6.0、0.030；实验③中除了pH与①不同外，其它量完全相同，则探究的是溶液的pH对降解反应速率的影响。

（2）根据图象可知，曲线①中在50s时的浓度为1.2×10-3mol/L，在150s时浓度为0.4×10-3mol/L，则50～150s内的平均反应速率为：v（p-CP）＝△c÷△t＝(1.2−0.4)×10−3mol/L/(150−50)s＝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。

（4）通过图象曲线变化可知知，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pH等于10时的条件下，有机物p-CP不能降解。

（5）根据曲线③可以得出，该反应在pH＝10的溶液中停止，故可在反应液中加入碱溶液，使溶液的pH迅速增大，从而使反应停止。

【考点定位】本题主要是考查化学反应速率的影响因素

【名师点晴】解答该题时需要注意掌握影响化学反应速率的因素，明确设计对比实验时，只能改变一个条件，否则无法确定影响因素。因此解答此类题时，要认真审题，清楚实验目的，弄清要探究的外界条件有哪些。然后分析题给图表，确定一个变化的量，弄清在其他几个量不变的情况下，这个变化量对实验结果的影响，进而总结出规律。然后再确定另一个变量，重新进行相关分析。但在分析相关数据时，要注意题给数据的有效性。