Question

18．（一）Fenton法常用于處理含有難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水，通常是在調(diào)節(jié)好pH和Fe²⁺濃度的廢水中加入H₂O₂，所產(chǎn)生的羥基自由基能氧化降解污染物．現(xiàn)運(yùn)用該方法降解有機(jī)污染物p-CP，探究有關(guān)因素對該降解反應(yīng)速率的影響．實(shí)驗(yàn)中控制p-CP的初始濃度相同，恒定實(shí)驗(yàn)溫度在298K或313K下設(shè)計(jì)如下對比實(shí)驗(yàn)（其余實(shí)驗(yàn)條件見下表）：

實(shí)驗(yàn)序號	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/td>	T/K	pH	c/10-3mol•L-1
				H2O2	Fe2+
①	為以下實(shí)驗(yàn)作參照物	298	3	6.0	0.30
②	探究溫度對降解反應(yīng)速率的影響	313	3	6.0	0.30
③		298	10	6.0	0.30

（1）編號③的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄縫H對降解速率的影響．
（2）實(shí)驗(yàn)測得不同實(shí)驗(yàn)編號中p-CP的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示．請根據(jù)實(shí)驗(yàn)①曲線，計(jì)算降解反應(yīng)在50-300s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（p-CP）=4.8×10^-6mol•L^-1•s^-1．
（3）實(shí)驗(yàn)①②表明，溫度與該降解反應(yīng)速率的關(guān)系是溫度越高，降解反應(yīng)速率越快．
（二）已知Fe³⁺和I^-在水溶液中的反應(yīng)為2I^-+2Fe³⁺=2Fe²⁺+I₂．正向反應(yīng)速率和I^-、Fe³⁺的濃度關(guān)系為v=kc^m（I^-）cⁿ（Fe³⁺）（k為常數(shù)）
（4）請分析下表提供的數(shù)據(jù)回答以下問題：

	c（I-）/（mol•L-1）	c（Fe3+）/（mol•L-1）	v/（mol•L-1•s-1）
（1）	0.20	0.80	0.032k
（2）	0.60	0.40	0.144k
（3）	0.80	0.20	0.128k

①在v=kc^m（I^-）cⁿ（Fe³⁺）中，m、n的值為C．（選填A(yù)、B、C、D）
A．m=1，n=1        B．m=1，n=2       C．m=2，n=1    D．m=2，n=2
②I^-濃度對反應(yīng)速率的影響＞Fe³⁺濃度對反應(yīng)速率的影響（填“＜”、“＞”或“=”）．
（三）一定溫度下，反應(yīng)FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）的化學(xué)平衡常數(shù)為3.0，該溫度下將2mol FeO、4mol CO、5mol Fe、6mol CO₂加入容積為2L的密閉容器中反應(yīng)．請通過計(jì)算回答：
（5）v（正）＞v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）；若將5mol FeO、4mol CO加入同樣的容器中，在相同溫度下達(dá)到平衡，則CO的平衡轉(zhuǎn)化率為75%．

Answer 1

分析 （一）（1）對比實(shí)驗(yàn)①③可知除PH值不同外，其他條件完全相同，得出實(shí)驗(yàn)③的目的；
（2）根據(jù)反應(yīng)速率公式v=$\frac{△c}{△t}$；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)①②的溫度高低和曲線的斜率大小來回答；
（二）（4）①將表中的三組數(shù)據(jù)代入公式v=kc^m（I^-）cⁿ（Fe³⁺），計(jì)算m和n的值；
②根據(jù)m、n的大小確定影響大�。�
（三）（5）根據(jù)Qc與K的大小來判斷，用三行式計(jì)算轉(zhuǎn)化率．

解答 解：（一）（1）對比實(shí)驗(yàn)①③可知除PH值不同外，其他條件完全相同，所以實(shí)驗(yàn)③的目的是探究pH對降解速率的影響，
故答案為：探究pH對降解速率的影響；
（2）應(yīng)在50-300s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（p-CP）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{（1.6-0.4）×1{0}^{-3}mol•{L}^{-1}}{250s}$=4.8×10^-6 mol•L^-1•s^-1，
故答案為：4.8×10^-6mol•L^-1•s^-1；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)①②相比，實(shí)驗(yàn)②的溫度更高，②的曲線的斜率更大，降解反應(yīng)速率大，
故答案為：溫度越高，降解反應(yīng)速率越快；
（二）（4）①將表中的三組數(shù)據(jù)代入公式v=kc^m（I^-）cⁿ（Fe³⁺），
得0.20^m×0.80ⁿ=0.032K，
0.60^m×0.40ⁿ=0.144K，
0.80^m×0.20ⁿ=0.128K，
解之得：m=2，n=1，
故答案為：C；
②m＞n，所以I^-濃度對反應(yīng)速率的影響大，
故答案為：＞；
（三）（5）該溫度下將2mol FeO、4mol CO、5mol Fe、6mol CO₂加入容積為2L的密閉容器中反應(yīng)，發(fā)生可逆反應(yīng)FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g），
根據(jù)Qc=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$=$\frac{\frac{6mol}{2L}}{\frac{4mol}{2L}}$=1.5，比該溫度下的平衡常數(shù)K=3.0小，所以此時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行，正反應(yīng)占優(yōu)勢，v（正）＞v（逆）；
若將5mol FeO、4mol CO加入同樣的容器中，在相同溫度下達(dá)到平衡，CO的初始濃度為4mol÷2L=2mol/L，設(shè)平衡時(shí)一氧化碳轉(zhuǎn)化了x mol/L，根據(jù)三行式：
           FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g），
初始濃度：2mol/L             0mol/L  
變化濃度：xmol/L             xmol/L
平衡濃度：（2-x）mol/L          xmol/L
K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$=$\frac{x}{2-x}$=3.0，解得x=1.5 mol/L，則CO的平衡轉(zhuǎn)化率為=$\frac{CO變化濃度}{CO初始濃度}$×100%=$\frac{1.5mol•{L}^{-1}}{2mol•{L}^{-1}}$=75%，
故答案為：＞；75%．

點(diǎn)評 本題考查學(xué)生化學(xué)平衡狀態(tài)以及化學(xué)反應(yīng)速率知識，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，注意對表格中數(shù)據(jù)的處理，題目綜合性強(qiáng)，難度較大．