Question

某酸性工業廢水中含有K₂Cr₂O₇。光照下，草酸（H₂C₂O₄）能將其中的Cr₂O₇^2-轉化為Cr³⁺。某課題組研究發現，少量鐵明礬[Al₂Fe(SO₄)₄·24H₂O]即可對該反應起催化作用。為進一步研究有關因素對該反應速率的影響，探究如下：

（1）在25°C下，控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調節不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，作對比實驗，完成以下實驗設計表（表中不要留空格）。

實驗編號	初始pH	廢水樣品體積mL	草酸溶液體積mL	蒸餾水體積mL
①	4	60	10	30
②	5	60	10	30
③	5	60

 

測得實驗①和②溶液中的Cr₂O₇^2-濃度隨時間變化關系如圖所示。

（2）上述反應后草酸被氧化為           （填化學式）。

（3）實驗①和②的結果表明         ；實驗①中0~t₁時間段反應速率v（Cr³⁺）=   mol·L^-1·min^-1

(用代數式表示)。

（4）該課題組隊鐵明礬[Al₂Fe(SO₄)₄·24H₂O]中起催化作用的成分提出如下假設，請你完成假設二和假設三：

假設一：Fe²⁺起催化作用；

假設二：             ；

假設三：             ；

……

（5）請你設計實驗驗證上述假設一，完成下表中內容。

（除了上述實驗提供的試劑外，可供選擇的藥品有K₂SO₄、FeSO₄、Al₂Fe(SO₄)₄·24H₂O、Al₂(SO₄)₃等，溶液中Cr₂O₇^2-的濃度可用儀器測定。）

實驗方案（不要求寫具體操作過程）	預期實驗結果和結論

 

 

Answer 1

【答案】

   

（1） 20     20

（2）CO₂

（3）pH越大，反應的速率越慢 

（4）Al³⁺起催化作用；    SO₄^2-起催化作用

（5）

實驗方案（不要求寫具體操作過程）	預期實驗結果和結論
用等物質的量的代替實驗①中的鐵明礬，控制其他反應條件與①相同，進行對比實驗	反應進行相同時間后，若溶液中c(Cr2O72-)大于實驗①中的c(Cr2O72-)，則假設一成立；若量溶液的c(Cr2O72-)相同，則假設一不成立。

 

（其他答案合理即可）

【解析】該反應為探究重鉻酸根與草酸反應過程中的催化作用，該反應為一比較熟悉的反應，草酸被氧化后的產物為二氧化碳。

（3）考查了從圖像中獲取數據并分析的能力。圖像越陡，反應速率越快

（4）對于假設可以從加入的物質鐵明礬化學式中獲取，故為Fe²⁺和Al³⁺，然后根據上面的過程，進行對比實驗，即可以得到答案。

【考點定位】考查化學實驗探究基本能力和化學反應基本原理。(本題屬于開放性試題。)