Question

（17分）

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298K或313K（其余實驗條件見下表），設計如下對比試驗。

（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/10-3mol?L-1
				H2O2	Fe2+
①	為以下實驗作參考	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圖。

 

   （2）請根據右上圖實驗①曲線，計算降解反應在50~150s內的反應速率：

（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/10-3mol?L-1
				H2O2	Fe2+
①
②		313	3	6.0	0.30
③	探究實驗的對PH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：

(1)實驗①是參照實驗，所以與實驗①相比，實驗②和③只能改變一個條件，這樣才能起到對比實驗的目的，則實驗②是探究溫度對反應速率的影響，則T=313K，pH=3，c(H₂O₂)=6.0 mol?L^-1，c(Fe^2＋)=0.30 mol?L^-1，實驗③顯然是探究pH的大小對反應速率的影響；

（2）在50～150s內，△c(p-CP)=0.8mol?L^-1，則v (p-CP)=0.08mol?L^-1?s^-1；

（3）溫度過高時，H₂O₂分解，c(H₂O₂)濃度減小，導致反應速率減小；

（4）從圖中看出，pH=10時，c(p-CP)不變，即反應速率為零，說明堿性條件下，有機物p-CP不能降解；

（5）從第（4）可以得出，在發言液中加入NaOH溶液，使溶液的pH迅速增大，反應停止。