Question

某酸性工業(yè)廢水中含有K₂Cr₂O₇。光照下，草酸（H₂C₂O₄）能將其中的Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為Cr³⁺。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al₂Fe(SO₄)₄·24H₂O]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°C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，作對比實驗，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Cr₂O₇^2-濃度隨時間變化關(guān)系如圖所示。

（2）上述反應(yīng)后草酸被氧化為           （填化學(xué)式）。

（3）實驗①和②的結(jié)果表明         ；實驗①中0~t₁時間段反應(yīng)速率v（Cr³⁺）=   mol·L^-1·min^-1

(用代數(shù)式表示)。

（4）該課題組隊鐵明礬[Al₂Fe(SO₄)₄·24H₂O]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：Fe²⁺起催化作用；

假設(shè)二：             ；

假設(shè)三：             ；

……

（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K₂SO₄、FeSO₄、Al₂Fe(SO₄)₄·24H₂O、Al₂(SO₄)₃等，溶液中Cr₂O₇^2-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

 

 

Answer 1

【答案】

   

（1） 20     20

（2）CO₂

（3）pH越大，反應(yīng)的速率越慢 

（4）Al³⁺起催化作用；    SO₄^2-起催化作用

（5）

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)的量的代替實驗①中的鐵明礬，控制其他反應(yīng)條件與①相同，進行對比實驗	反應(yīng)進行相同時間后，若溶液中c(Cr2O72-)大于實驗①中的c(Cr2O72-)，則假設(shè)一成立；若量溶液的c(Cr2O72-)相同，則假設(shè)一不成立。

 

（其他答案合理即可）

【解析】該反應(yīng)為探究重鉻酸根與草酸反應(yīng)過程中的催化作用，該反應(yīng)為一比較熟悉的反應(yīng)，草酸被氧化后的產(chǎn)物為二氧化碳。

（3）考查了從圖像中獲取數(shù)據(jù)并分析的能力。圖像越陡，反應(yīng)速率越快

（4）對于假設(shè)可以從加入的物質(zhì)鐵明礬化學(xué)式中獲取，故為Fe²⁺和Al³⁺，然后根據(jù)上面的過程，進行對比實驗，即可以得到答案。

【考點定位】考查化學(xué)實驗探究基本能力和化學(xué)反應(yīng)基本原理。(本題屬于開放性試題。)