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^－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		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下图。

（2）请根据右上图实验①曲线，计算降解反应在50-150s内的反应速率：v(p-CP)=_______________。

[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：_____________________。

（4）实验③得出的结论是：pH等于10时，_________________________。

（5）根据题意：在一定条件下H₂O₂和Fe²⁺的离子反应式____________________。

Answer

（1）②313； 3； 6．0； 0．30 ③探究pH对降解反应速率的影响

（2）v(p-CP)= 8．0×l0-6mol/(L·s)（3）H2O2温度过高时分解

（4）反应速率趋于0（或该降解反应趋于停止）（5） 2H2O2+2H++2Fe2+ =2H2O+2Fe3+

【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、pH值、双氧水浓度、亚铁离子浓度分别为：313K、3、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)＝＝8．0×10-6 mol/(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）双氧水具有氧化性，根据题意可知在一定条件下H2O2和Fe2+的离子反应式为2H2O2+2H++2Fe2+ =2H2O+2Fe3+。

【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】控制变量法探究影响化学反应速率的因素：影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他条件不变，只改变某一个条件，探究这一条件对反应速率的影响。变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因而在这几年高考试题中有所考查。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。