Question

Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好pH和Fe²⁺浓度的废水中加入H₂O₂,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP,探究有关因素对该降解反应速率的影响。

［实验设计］控制p-CP的初始浓度相同,恒定实验温度在298 K或313 K(其余实验条件见下表),设计如下对比实验。

(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。

实验编号	实验目的	T/K	pH	c/10-3 mol·L-1
				H2O2	Fe2+
①	为以下实验作参照	298	3	6.0	0.30
②	探究温度对降解反应速率的影响
③		298	10	6.0	0.30

［数据处理］实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如上图。

(2)请根据上图实验①曲线,计算降解反应在50～150 s内的反应速率:

v(p-CP)=_____________ mol·L^-1·s^-1。

［解释与结论］

(3)实验①、②表明温度升高,降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小,请从Fenton法所用试剂H₂O₂的角度分析原因:______________________________。

(4)实验③得出的结论是:pH等于10时,______________________________________。

［思考与交流］

(5)实验时需在不同时间从反应器中取样,并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息,给出一种迅速停止反应的方法:________________________________________。

Answer 1

(1)

实验编号	实验目的	T/K	pH	c/10-3 mol·L-1
				H2O2	Fe2+
①
②		313	3	6.0	0.30
③	探究溶液的pH对降解反应速率的影响

(2)8.0×10^-6

(3)过氧化氢在温度过高时迅速分解

(4)反应速率趋向于零(或该降解反应趋于停止)

(5)将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中,使pH约为10(或将所取样品骤冷等其他合理答案均可)

解析:该题为信息型(文字、图表提供信息)的实验探究题，仔细阅读题目信息，明确实验目的，该题还是比较容易作答的。

(1)②的实验目的为“探究温度对降解反应速率的影响”，很显然就要固定其他变量〔pH、c(H₂O₂)、c(Fe^2＋)〕，而只改变温度——题目中已给的另一个恒定温度313 K。第③组实验的变量是pH，其他条件未变，显然实验目的是：探究溶液的pH对降解反应速率的影响。

(2)根据图中实验①曲线，该降解反应在50～150 s内的反应速率为：

(3)温度过高时，导致降解反应速率减小，从Fenton法所使用试剂H₂O₂的角度分析原因，就要联系H₂O₂的相关性质，再和“温度”这一因素联系起来，就不难得出“H₂O₂在温度过高时迅速分解，从而不能产生羟基自由基氧化降解污染物”的结论。(4)观察实验③的曲线，几乎是一条c(p-CP)不变的曲线，说明p-CP几乎没有被降解。所以当pH=10时反应速率趋向于零(或该降解反应趋于停止)。(5)该题承接第(4)题，根据题目信息，使该降解反应迅速停止反应的方法应是：将所取样品迅速加入到一定量的碱性溶液中，并控制溶液的pH=10。