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Cr^3＋。某課題組研究發現，少量鐵明礬[Al₂Fe(SO₄)₄ ·4H₂O]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		10	30
②	5	60	10
③		60		20

 
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）實驗①和②的結果表明_______________________________；
（3）該課題組隊鐵明礬[Al₂Fe(SO₄)₄ ·4H₂O]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：Fe^2＋起催化作用；假設二：             ；假設三：             ；……
（4）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、K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·24H₂O、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
取_______________________________代替實驗①中的鐵明礬，控制其他反應條件與實驗①相同，進行對比實驗	反應進行相同時間后 若溶液中的Cr2O72－濃度____________________________則假設一成立； 若溶液中的Cr2O72－濃度____________________________則假設一不成立；

 

Answer 1

（1）

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		60
②				30
③	4或5		20

 
（2）溶液的pH對該反應的速率有影響（3）Al³⁺起催化作用；SO₄^2－起催化作用（4）等物質的量K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·24H₂O；大于實驗①中的Cr₂O₇^2－濃度；等于實驗①中的Cr₂O₇^2－濃度

解析試題分析：（1）①②中PH不同，是探究PH對速率的影響；則②③是探究不同濃度時草酸對速率的影響，故答案為

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		60
②				30
③	4或5		20

 
（2）由實驗①②表明溶液pH越小，反應的速率越快，所以溶液pH對該反應的速率有影響（3）根據鐵明礬[Al₂Fe（SO₄）₄?24H₂O]組成分析，Al³⁺起催化作用；SO₄^2-起催化作用；（4）要證明Fe²⁺起催化作用，需做對比實驗，再做沒有Fe²⁺存在時的實驗，所以要選K₂SO₄?Al₂（SO₄）₃?24H₂O；用等物質的量K₂SO₄?Al₂（SO₄）₃?24H₂O代替實驗①中的鐵明礬，控制其他反應條件與實驗①相同，進行對比實驗，反應進行相同時間后，若溶液中c（Cr₂O₇^2-）大于實驗①中c（Cr₂O₇^2-），則假設一成立；若兩溶液中的c（Cr₂O₇^2-）相同，則假設一不成立；
考點：探究影響化學反應速率的因素