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Cr³⁺。某课题组研究发现，少量铁明矾[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°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	60	10	30
②	5	60	10	30
③	5	60

 

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）上述反应后草酸被氧化为           （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）该课题组队铁明矾[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、Al₂Fe(SO₄)₄·24H₂O、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

 

 

Answer 1

【答案】

   

（1） 20     20

（2）CO₂

（3）pH越大，反应的速率越慢 

（4）Al³⁺起催化作用；    SO₄^2-起催化作用

（5）

实验方案（不要求写具体操作过程）	预期实验结果和结论
用等物质的量的代替实验①中的铁明矾，控制其他反应条件与①相同，进行对比实验	反应进行相同时间后，若溶液中c(Cr2O72-)大于实验①中的c(Cr2O72-)，则假设一成立；若量溶液的c(Cr2O72-)相同，则假设一不成立。

 

（其他答案合理即可）

【解析】该反应为探究重铬酸根与草酸反应过程中的催化作用，该反应为一比较熟悉的反应，草酸被氧化后的产物为二氧化碳。

（3）考查了从图像中获取数据并分析的能力。图像越陡，反应速率越快

（4）对于假设可以从加入的物质铁明矾化学式中获取，故为Fe²⁺和Al³⁺，然后根据上面的过程，进行对比实验，即可以得到答案。

【考点定位】考查化学实验探究基本能力和化学反应基本原理。(本题属于开放性试题。)