Question

Fenton法常用于處理含難降解有機(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(duì)該降解反應(yīng)速率的影響。

[實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)]　控制p－CP的初始濃度相同，恒定實(shí)驗(yàn)溫度在298 K或313 K(其余實(shí)驗(yàn)條件見下表)，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

(1)請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表(表中不要留空格)。

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

 

 

[數(shù)據(jù)處理]　實(shí)驗(yàn)測(cè)得p－CP的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如上圖。

(2)請(qǐng)根據(jù)上圖實(shí)驗(yàn)①曲線，計(jì)算降解反應(yīng)50～150 s內(nèi)的反應(yīng)速率：

v(p－CP)＝________mol·L－1·s－1。

[解釋與結(jié)論]

(3)實(shí)驗(yàn)①、②表明溫度升高，降解反應(yīng)速率增大。但溫度過高時(shí)反而導(dǎo)致降解反應(yīng)速率減小，請(qǐng)從Fenton法所用試劑H2O2的角度分析原因：_____________________________

(4)實(shí)驗(yàn)③得出的結(jié)論是：pH等于10時(shí)，________。

[思考與交流]

(5)實(shí)驗(yàn)時(shí)需在不同時(shí)間從反應(yīng)器中取樣，并使所取樣品中的反應(yīng)立即停止下來。根據(jù)上圖中的信息，給出一種迅速停止反應(yīng)的方法：________。

 

Answer 1

(1)

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>	T/K	pH	c/10－3 mol·L－1
H2O2	Fe2＋
①	探究溫度對(duì)降解反應(yīng)速率的影響	313	3	6.0	0.30
③	探究溶液的pH對(duì)降解反應(yīng)速率的影響

 

(2)8.0×10－6

(3)H2O2在溫度過高時(shí)迅速分解

(4)反應(yīng)不能進(jìn)行

(5)在溶液中加入堿溶液，使溶液的pH大于或等于10(其他合理答案均可)

【解析】(1)依題意可知②的實(shí)驗(yàn)溫度為313 K，實(shí)驗(yàn)對(duì)比是建立在其它條件相同前提下，故pH應(yīng)與①的相同。若改變pH，其它條件不變可探究溶液pH對(duì)反應(yīng)速率的影響。

(2)實(shí)驗(yàn)①曲線中，50～150 s時(shí)。

Δc(p－CP)＝1.2×10－3 mol·L－1－0.4×10－3 mol·L－1＝0.8×10－3 mol·L－1，所以v(p－CP)＝＝8.0×10－6 mol·L－1·s－1。

(3)在降解反應(yīng)中，H2O2新產(chǎn)生的自由基起氧化作用，溫度過高，H2O2因熱穩(wěn)定性差而分解，導(dǎo)致降解反應(yīng)速率下降。

(4)由雙曲線③可知，pH＝10時(shí)，c(p－CP)基本不變，反應(yīng)趨于停止。

(5)由(4)得到啟示：在pH＝10溶液中，反應(yīng)速率趨于零，可將所取樣加入NaOH溶液中(使pH＝10)；化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度降低而降低，故亦可用迅速大幅降溫法。