某**工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草*(H2C2O4)能将其中的Cr2O转化为Cr3+。某课题组研究...
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某**工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草*(H2C2O4)能将其中的Cr2O转化为Cr3+。某课题组研究发现,少量铁明*[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
(1)在25 ℃下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草*溶液用量,做对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
实验编号 | 初始pH | 废水样品体积/mL | 草*溶液体积/mL | 蒸馏水体积/mL |
① | 4 | 60 | 10 | 30 |
② | 5 | 60 | 10 | 30 |
③ | 5 | 60 |
测得实验①和②溶液中的Cr2O浓度随时间变化关系如图所示。
(2)上述反应后草*被氧化为________(填化学式)。
(3)实验①和②的结果表明________;实验①中0~t1时间段反应速率v(Cr3+)=________mol·L-1·min-1(用代数式表示)。
(4)该课题组对铁明*[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:Fe2+起催化作用;
假设二:________;
假设三:________;
……
(5)请你设计实验验*上述假设一,完成下表中内容。
[除了上述实验提供的试剂外,可供选择的*品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O的浓度可用仪器测定]
实验方案 | |
(不要求写具体*作过程) | 预期实验结果和结论 |
【回答】
* (1)
实验编号 | 初始pH | 废水样品体积/mL | 草*溶液体积/mL | 蒸馏水体积/mL |
③ | 20 | 20 |
(2)CO2
(3)溶液pH对该反应的速率有影响
(4)Al3+起催化作用 SO起催化作用
(5)
实验方案(不要求写具体*作过程) | 预期实验结果和结论 |
用等物质的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实验①中的铁明*,控制其他条件与实验①相同,进行对比实验 | 反应进行相同时间后,若溶液中c(Cr2O)大于实验①中的c(Cr2O),则假设一成立,若两溶液中的c(Cr2O)相同,则假设一不成立 |
(本题属于开放*试题,合理*均可)
解析 首先看清实验目的,确定条件改变的唯一变量,再根据图给信息进行综合分析;对于实验方案的设计也主要考虑变量的控制。
要保*其他量不变,草*用量为唯一变量,必须保*溶液的体积为100 mL,所以加入草*和水的体积之和应为40 mL,两者的具体体积没有要求,只需与②中数据不同即可。(2)此反应中铬的化合价由+6价变为+3价,化合价降低,所以碳的化合价应升高,草*中碳的化合价为+3价,反应后只能变为+4价,即生成CO2。(3)通过图像可以明显看到,实验①的反应速率比实验②的快,故pH越小,反应速率越快,说明溶液pH对该反应的速率有影响;在0~t1时间段,Cr2O的浓度改变了(c0-c1) mol·L-1,其反应速率为(c0-c1)/t1 mol·L-1·min-1,所以v(Cr3+)=2(c0-c1)/t1 mol·L-1·min-1。(4)铁明*中除结晶水外,共有三种离子,均可能起催化作用,除Fe2+外,还有Al3+和SO。(5)要想验*假设一正确,必须确定Al3+和SO不起催化作用,所以可选择K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O,为了确保Al3+和SO 的浓度与原来的相同,所以取和铁明*相同物质的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O。
知识点:化学平衡单元测试
题型:填空题
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