某酸性工業(yè)廢水中含有K
2Cr
2O
7.光照下,草酸(H
2C
2O
4)能將其中的Cr
2O
72-轉(zhuǎn)化為Cr
3+.某課題組研究發(fā)現(xiàn),少量鐵明礬[Al
2Fe(SO
4)
4?24H
2O]即可對該反應(yīng)起催化作用.為進一步研究有關(guān)因素對該反應(yīng)速率的影響,探究如下:
(1)在25℃下,控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同,調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量,做對比實驗,完成以下實驗設(shè)計表(表中不要留空格).
實驗編號 |
初始pH |
廢水樣品體積/mL |
草酸溶液體積/mL |
蒸餾水體積/mL |
① |
4 |
60 |
10 |
30 |
② |
5 |
60 |
10 |
30 |
③ |
5 |
60 |
|
|
測得實驗①和②溶液中的Cr
2O
72-濃度隨時間變化關(guān)系如圖所示.
(2)上述反應(yīng)后草酸被氧化的離子方程式為
Cr2O72-+3H2C2O4+8H+=6CO2↑+2Cr3++7H2O
Cr2O72-+3H2C2O4+8H+=6CO2↑+2Cr3++7H2O
(3)實驗①和②的結(jié)果表明
溶液pH對該反應(yīng)的速率有影響
溶液pH對該反應(yīng)的速率有影響
;實驗①中0~t
1時間段反應(yīng)速率v(Cr
3+)=
mol?L
-1?min
-1(用代數(shù)式表示).
(4)該課題組對鐵明礬[Al
2Fe(SO
4)
4?24H
2O]中起催化作用的成分提出如下假設(shè),請你完成假設(shè)二和假設(shè)三:
假設(shè)一:Fe
2+起催化作用:
假設(shè)二:
Al3+起催化作用
Al3+起催化作用
;
假設(shè)三:
SO42-起催化作用
SO42-起催化作用
;
…
(5)請你設(shè)計實驗驗證上述假設(shè)一,完成下表中內(nèi)容.
(除了上述實驗提供的試劑外,可供選擇的藥品有K
2SO
4、FeSO
4、K
2SO
4?Al
2(SO
4)
3?24H
2O、Al
2(SO
4)
3等.溶液中Cr
2O
72-的濃度可用儀器測定)
實驗方案(不要求寫具體操作過程) |
預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論 |
用等物質(zhì)的量K2SO4?Al2(SO4)3?24H2O代替實驗①中的鐵明礬,控制其他反應(yīng)條件與實驗①相同,進行對比實驗 用等物質(zhì)的量K2SO4?Al2(SO4)3?24H2O代替實驗①中的鐵明礬,控制其他反應(yīng)條件與實驗①相同,進行對比實驗
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反應(yīng)進行相同時間后,若溶液中c(Cr2O72-)大于實驗①中c(Cr2O72-),則假設(shè)一成立;若兩溶液中的c(Cr2O72-)相同,則假設(shè)一不成立 反應(yīng)進行相同時間后,若溶液中c(Cr2O72-)大于實驗①中c(Cr2O72-),則假設(shè)一成立;若兩溶液中的c(Cr2O72-)相同,則假設(shè)一不成立
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