問題詳情:
某**工業廢水中含有K2Cr2O7。光照下,草*(H2C2O4)能將其中的Cr2O轉化為Cr3+。某課題組研究發現,少量鐵明*[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 ℃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*溶液用量,做對比實驗,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*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Cr2O濃度隨時間變化關係如圖所示。
(2)上述反應後草*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)該課題組對鐵明*[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*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*品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O的濃度可用儀器測定]
實驗方案 | |
(不要求寫具體*作過程) | 預期實驗結果和結論 |
【回答】
* (1)
實驗編號 | 初始pH | 廢水樣品體積/mL | 草*溶液體積/mL | 蒸餾水體積/mL |
③ | 20 | 20 |
(2)CO2
(3)溶液pH對該反應的速率有影響
(4)Al3+起催化作用 SO起催化作用
(5)
實驗方案(不要求寫具體*作過程) | 預期實驗結果和結論 |
用等物質的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替實驗①中的鐵明*,控制其他條件與實驗①相同,進行對比實驗 | 反應進行相同時間後,若溶液中c(Cr2O)大於實驗①中的c(Cr2O),則假設一成立,若兩溶液中的c(Cr2O)相同,則假設一不成立 |
(本題屬於開放*試題,合理*均可)
解析 首先看清實驗目的,確定條件改變的唯一變量,再根據圖給信息進行綜合分析;對於實驗方案的設計也主要考慮變量的控制。
要保*其他量不變,草*用量為唯一變量,必須保*溶液的體積為100 mL,所以加入草*和水的體積之和應為40 mL,兩者的具體體積沒有要求,只需與②中數據不同即可。(2)此反應中鉻的化合價由+6價變為+3價,化合價降低,所以碳的化合價應升高,草*中碳的化合價為+3價,反應後只能變為+4價,即生成CO2。(3)通過圖像可以明顯看到,實驗①的反應速率比實驗②的快,故pH越小,反應速率越快,説明溶液pH對該反應的速率有影響;在0~t1時間段,Cr2O的濃度改變了(c0-c1) mol·L-1,其反應速率為(c0-c1)/t1 mol·L-1·min-1,所以v(Cr3+)=2(c0-c1)/t1 mol·L-1·min-1。(4)鐵明*中除結晶水外,共有三種離子,均可能起催化作用,除Fe2+外,還有Al3+和SO。(5)要想驗*假設一正確,必須確定Al3+和SO不起催化作用,所以可選擇K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O,為了確保Al3+和SO 的濃度與原來的相同,所以取和鐵明*相同物質的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O。
知識點:化學平衡單元測試
題型:填空題