Question

Fenton法常用于處理含難降解有機物的工業廢水,通常是在調節好pH和Fe²⁺濃度的廢水中加入H₂O₂,所產生的羥基自由基能氧化降解污染物。現運用該方法降解有機污染物p-CP,探究有關因素對該降解反應速率的影響。

［實驗設計］控制p-CP的初始濃度相同,恒定實驗溫度在298 K或313 K(其余實驗條件見下表),設計如下對比實驗。

(1)請完成以下實驗設計表(表中不要留空格)。

實驗編號	實驗目的	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速率的影響
③		298	10	6.0	0.30

［數據處理］實驗測得p-CP的濃度隨時間變化的關系如上圖。

(2)請根據上圖實驗①曲線,計算降解反應在50～150 s內的反應速率:

v(p-CP)=_____________ mol·L^-1·s^-1。

［解釋與結論］

(3)實驗①、②表明溫度升高,降解反應速率增大。但溫度過高時反而導致降解反應速率減小,請從Fenton法所用試劑H₂O₂的角度分析原因:______________________________。

(4)實驗③得出的結論是:pH等于10時,______________________________________。

［思考與交流］

(5)實驗時需在不同時間從反應器中取樣,并使所取樣品中的反應立即停止下來。根據上圖中的信息,給出一種迅速停止反應的方法:________________________________________。

Answer 1

(1)

實驗編號	實驗目的	T/K	pH	c/10-3 mol·L-1
				H2O2	Fe2+
①
②		313	3	6.0	0.30
③	探究溶液的pH對降解反應速率的影響

(2)8.0×10^-6

(3)過氧化氫在溫度過高時迅速分解

(4)反應速率趨向于零(或該降解反應趨于停止)

(5)將所取樣品迅速加入到一定量的NaOH溶液中,使pH約為10(或將所取樣品驟冷等其他合理答案均可)

解析:該題為信息型(文字、圖表提供信息)的實驗探究題，仔細閱讀題目信息，明確實驗目的，該題還是比較容易作答的。

(1)②的實驗目的為“探究溫度對降解反應速率的影響”，很顯然就要固定其他變量〔pH、c(H₂O₂)、c(Fe^2＋)〕，而只改變溫度——題目中已給的另一個恒定溫度313 K。第③組實驗的變量是pH，其他條件未變，顯然實驗目的是：探究溶液的pH對降解反應速率的影響。

(2)根據圖中實驗①曲線，該降解反應在50～150 s內的反應速率為：

(3)溫度過高時，導致降解反應速率減小，從Fenton法所使用試劑H₂O₂的角度分析原因，就要聯系H₂O₂的相關性質，再和“溫度”這一因素聯系起來，就不難得出“H₂O₂在溫度過高時迅速分解，從而不能產生羥基自由基氧化降解污染物”的結論。(4)觀察實驗③的曲線，幾乎是一條c(p-CP)不變的曲線，說明p-CP幾乎沒有被降解。所以當pH=10時反應速率趨向于零(或該降解反應趨于停止)。(5)該題承接第(4)題，根據題目信息，使該降解反應迅速停止反應的方法應是：將所取樣品迅速加入到一定量的堿性溶液中，并控制溶液的pH=10。