Question

【題目】Fenton法常用于處理含難降解有機物的工業(yè)廢水，通常是在調(diào)節(jié)好pH和Fe2+濃度的廢水中加入H2O2，所產(chǎn)生的羥基自由基能氧化降解污染物，羥基自由基的產(chǎn)生與溶液pH大小有關(guān)。現(xiàn)運用該方法降解有機污染物p-CP，探究有關(guān)因素對該降解反應(yīng)速率的影響。

（實驗過程）

用圖所示裝置進行如下表所示的實驗，控制p-CP的初始濃度相同，其余實驗條件見下表，設(shè)計如下對比實驗，最終測量的是p-CP濃度的改變量。

（實驗數(shù)據(jù)）

實驗編號	H2O2溶液		Fe2+溶液		蒸餾水	pH	溫度
	c/(10-3mol·L-1)	V/mL	c/(10-3mol·L-1)	V/mL	V/mL		T/K
①	6.0	1.5	0.30	3.5	10	3	298
②	6.0	1.5	0.30	3.5	10	3	313
③	6.0	3.5	0.30	3.5	x	3	298
④	6.0	1.5	0.30	4.5	9	3	298
⑤	6.0	1.5	0.30	3.5	10	10	298

圖2實驗測得p-CP的濃度隨時間的變化

（分析與解釋）

(1)實驗③中，x=________。

(2)實驗①、⑤的目的是________。

(3)實驗①、②表明溫度升高，降解反應(yīng)速率增大。但溫度過高是反而導(dǎo)致降解反應(yīng)速率減少，從Fenton法所用試劑H2O2性質(zhì)的角度分析原因_____(請用化學(xué)用語解答)。

(4)通過實驗⑤可以得出結(jié)論是是pH等于10時，降解反應(yīng)趨于停止，推測可能的原因：__。

Answer 1

【答案】8 探究pH對P-CP降解速率的影響 溫度高H2O2分解 pH=10時， Fe2+與H2O2反應(yīng)生成的Fe(OH)3，催化作用降低，抑制了羥基自由基產(chǎn)生的，進而無法氧化降解污染物

【解析】

實驗①為對照組，實驗②是探究溫度對降解速率的影響，實驗③、④是探究濃度對降解速率的影響，實驗⑤是探究pH對降解速率的影響。

(1)實驗①為對照組，實驗②是探究溫度對降解速率的影響，實驗③是探究濃度對降解速率的影響，應(yīng)保持單一變量，溶液總體積應(yīng)為15mL，故x=8，本題答案為：8；

(2)實驗①、⑤所加試劑的體積、濃度均相同，只有pH不同，故實驗①、⑤是探究pH對P-CP降解速率的影響，本題答案為：探究pH對P-CP降解速率的影響；

(3)反應(yīng)溫度在較低范圍時，隨著溫度升高，過氧化氫產(chǎn)生羥基自由基的速率增加，使P-CP降解速率提高；反應(yīng)溫度過高時，過氧化氫分解產(chǎn)生氧氣，幾乎不產(chǎn)生羥基自由基，導(dǎo)致P-CP降解速率減少，故本題答案為：溫度高H2O2分解；

(4)由圖中曲線可以看出，在pH等于10時，P-CP的濃度幾乎沒有變化，說明pH=10時，該降解反應(yīng)趨于停止，是因為在堿性較強的時候，Fe2+與H2O2反應(yīng)生成的Fe(OH)3，催化作用降低，抑制了羥基自由基產(chǎn)生的，故本題答案為：pH=10時， Fe2+與H2O2反應(yīng)生成的Fe(OH)3，催化作用降低，抑制了羥基自由基產(chǎn)生的，進而無法氧化降解污染物。