Question

（17分）

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298K或313K（其余实验条件见下表），设计如下对比试验。

（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/10-3mol?L-1
				H2O2	Fe2+
①	为以下实验作参考	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图。

 

   （2）请根据右上图实验①曲线，计算降解反应在50~150s内的反应速率：

（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/10-3mol?L-1
				H2O2	Fe2+
①
②		313	3	6.0	0.30
③	探究实验的对PH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：

(1)实验①是参照实验，所以与实验①相比，实验②和③只能改变一个条件，这样才能起到对比实验的目的，则实验②是探究温度对反应速率的影响，则T=313K，pH=3，c(H₂O₂)=6.0 mol?L^-1，c(Fe^2＋)=0.30 mol?L^-1，实验③显然是探究pH的大小对反应速率的影响；

（2）在50～150s内，△c(p-CP)=0.8mol?L^-1，则v (p-CP)=0.08mol?L^-1?s^-1；

（3）温度过高时，H₂O₂分解，c(H₂O₂)浓度减小，导致反应速率减小；

（4）从图中看出，pH=10时，c(p-CP)不变，即反应速率为零，说明碱性条件下，有机物p-CP不能降解；

（5）从第（4）可以得出，在发言液中加入NaOH溶液，使溶液的pH迅速增大，反应停止。