Question

某酸性工业废水中含有K₂Cr₂O₇。光照下，草酸(H₂C₂O₄)能将其中的Cr₂O₇^2－转化为Cr^3＋。某课题组研究发现，少量铁明矾[Al₂Fe(SO₄)₄ ·4H₂O]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°C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和一定浓度草酸溶液用量，作对比实验，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	草酸溶液 体积/mL	蒸馏水 体积/mL
①	4		10	30
②	5	60	10
③		60		20

 

测得实验①和②溶液中的Cr₂O₇^2－浓度随时间变化关系如图所示。

（2）实验①和②的结果表明_______________________________；

（3）该课题组队铁明矾[Al₂Fe(SO₄)₄ ·4H₂O]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：Fe^2＋起催化作用；假设二：              ；假设三：              ；……

（4）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。（除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K₂SO₄、FeSO₄、K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·24H₂O、Al₂(SO₄)₃等。（溶液中Cr₂O₇^2－的浓度可用仪器测定）

实验方案（不要求写具体操作过程）	预期实验结果和结论
取_______________________________代替实验①中的铁明矾，控制其他反应条件与实验①相同，进行对比实验	反应进行相同时间后 若溶液中的Cr2O72－浓度____________________________则假设一成立； 若溶液中的Cr2O72－浓度____________________________则假设一不成立；

 

 

Answer 1

【答案】

 

（1）

实验 编号	初始 pH	废水样品 体积/mL	草酸溶液 体积/mL	蒸馏水 体积/mL
①		60
②				30
③	4或5		20

 

（2）溶液的pH对该反应的速率有影响（3）Al³⁺起催化作用；SO₄^2－起催化作用（4）等物质的量K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·24H₂O；大于实验①中的Cr₂O₇^2－浓度；等于实验①中的Cr₂O₇^2－浓度

【解析】

试题分析：（1）①②中PH不同，是探究PH对速率的影响；则②③是探究不同浓度时草酸对速率的影响，故答案为

实验 编号	初始 pH	废水样品 体积/mL	草酸溶液 体积/mL	蒸馏水 体积/mL
①		60
②				30
③	4或5		20

 

（2）由实验①②表明溶液pH越小，反应的速率越快，所以溶液pH对该反应的速率有影响（3）根据铁明矾[Al₂Fe（SO₄）₄•24H₂O]组成分析，Al³⁺起催化作用；SO₄^2-起催化作用；（4）要证明Fe²⁺起催化作用，需做对比实验，再做没有Fe²⁺存在时的实验，所以要选K₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O；用等物质的量K₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O代替实验①中的铁明矾，控制其他反应条件与实验①相同，进行对比实验，反应进行相同时间后，若溶液中c（Cr₂O₇^2-）大于实验①中c（Cr₂O₇^2-），则假设一成立；若两溶液中的c（Cr₂O₇^2-）相同，则假设一不成立；

考点：探究影响化学反应速率的因素