某**工業廢水中含有K2Cr2O7。光照下，草*(H2C2O4)能將其中的Cr2O轉化為Cr3＋。某課題組研究...

來源：國語幫 2.49W

問題詳情：

某**工業廢水中含有K2Cr2O7。光照下，草*(H2C2O4)能將其中的Cr2O轉化為Cr3＋。某課題組研究發現，少量鐵明*[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可對該反應起催化作用。為進一步研究有關因素對該反應速率的影響，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，調節不同的初始pH和一定濃度草*溶液用量，做對比實驗，完成以下實驗設計表(表中不要留空格)。

實驗編號	初始pH	廢水樣品體積/mL	草*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Cr2O濃度隨時間變化關係如圖所示。

(2)上述反應後草*被氧化為________(填化學式)。

(3)實驗①和②的結果表明________；實驗①中0～t1時間段反應速率v(Cr3＋)＝________mol·L－1·min－1(用代數式表示)。

(4)該課題組對鐵明*[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假設，請你完成假設二和假設三：

假設一：Fe2＋起催化作用；

假設二：________；

假設三：________；

……

(5)請你設計實驗驗*上述假設一，完成下表中內容。

[除了上述實驗提供的試劑外，可供選擇的*品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O的濃度可用儀器測定]

實驗方案
(不要求寫具體*作過程)	預期實驗結果和結論

【回答】

*　(1)

實驗編號	初始pH	廢水樣品體積/mL	草*溶液體積/mL	蒸餾水體積/mL
③			20	20

(2)CO2

(3)溶液pH對該反應的速率有影響　

(4)Al3＋起催化作用　SO起催化作用

(5)

實驗方案(不要求寫具體*作過程)	預期實驗結果和結論
用等物質的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替實驗①中的鐵明*，控制其他條件與實驗①相同，進行對比實驗	反應進行相同時間後，若溶液中c(Cr2O)大於實驗①中的c(Cr2O)，則假設一成立，若兩溶液中的c(Cr2O)相同，則假設一不成立

(本題屬於開放*試題，合理*均可)

解析　首先看清實驗目的，確定條件改變的唯一變量，再根據圖給信息進行綜合分析；對於實驗方案的設計也主要考慮變量的控制。

要保*其他量不變，草*用量為唯一變量，必須保*溶液的體積為100 mL，所以加入草*和水的體積之和應為40 mL，兩者的具體體積沒有要求，只需與②中數據不同即可。(2)此反應中鉻的化合價由＋6價變為＋3價，化合價降低，所以碳的化合價應升高，草*中碳的化合價為＋3價，反應後只能變為＋4價，即生成CO2。(3)通過圖像可以明顯看到，實驗①的反應速率比實驗②的快，故pH越小，反應速率越快，説明溶液pH對該反應的速率有影響；在0～t1時間段，Cr2O的濃度改變了(c0－c1) mol·L－1，其反應速率為(c0－c1)/t1 mol·L－1·min－1，所以v(Cr3＋)＝2(c0－c1)/t1 mol·L－1·min－1。(4)鐵明*中除結晶水外，共有三種離子，均可能起催化作用，除Fe2＋外，還有Al3＋和SO。(5)要想驗*假設一正確，必須確定Al3＋和SO不起催化作用，所以可選擇K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O，為了確保Al3＋和SO 的濃度與原來的相同，所以取和鐵明*相同物質的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O。