Question

【題目】某酸性工業廢水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸（H2C2O4）能將其中的Cr2O72-轉化為Cr3+。某課題組研究發現，少量鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可對該反應堆起催化作用。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°C下，控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調節不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，做對比實驗。請完成以下實驗設計表（表中不要留空格）。

實驗序號	初始pH	廢水樣品體積/mL	草酸溶液體積/mL	蒸餾水體積/mL
①	4.0	60.0	10.0	30.0
②	5.0	60.0	10.0	30.0
③	5.0	60.0	______	______

測得實驗①和②溶液中Cr2O72-的濃度隨時間變化關系如圖所示。

（2）上述反應的離子方程式為_______。

（3）對比實驗①和②的結果可得出結論______。實驗①中0～t1時間段反應速率v(Cr3+)=_____(用代數式表示)。

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

假設一：Fe2+起催化作用；

假設二：___________；

······

Answer 1

【答案】20 20 3H2C2O4+Cr2O72-+8H+＝2Cr3++7H2O+6CO2↑ 溶液pH對該反應的速率有影響 2(c0-c1)/t1 Al3+起催化作用

【解析】

（1）根據實驗目的不同的初始pH和不同濃度草酸溶液用量，做對比實驗，且總體積不變；

（2）根據題目信息，草酸與Cr2O72-在酸性條件下反應生成Cr3+、二氧化碳和水；

（3）根據圖像信息，不同pH值下Cr2O72-的反應速率不同；根據v=c/t計算；

（4）根據鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]的成分進行假設。

（1）實驗目的不同的初始pH和不同濃度草酸溶液用量，做對比實驗，①、②對比相同草酸濃度、不同pH下草酸的反應速率，則②、③對比相同pH、不同草酸濃度下草酸的反應速率，為不使體積改變導致濃度變化，則總體的和為100mL，草酸的體積為20.0mL，蒸餾水的體積為20.0mL；

（2）根據題目信息，草酸與Cr2O72-在酸性條件下反應生成Cr3+、二氧化碳和水，則離子反應式為3H2C2O4+Cr2O72-+8H+＝2Cr3++7H2O+6CO2↑；

（3）根據圖像信息，實驗①和②為不同pH值下Cr2O72-的反應速率的圖像，pH值越小反應速率越快；反應時間為t1時，Cr2O72-反應的物質的量濃度為(c0-c1)mol/L，根據反應的方程式，則Cr3+生成的物質的量濃度為2（c0-c1）mol/L，v(Cr3+)=2（c0-c1）/t1mol·（Lmin）－1；

（4）已知鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]在反應中起催化作用，其成分為Al3+、Fe2+、SO42-，假設一為Fe2+起催化作用，則假設二可能為Al3+起催化作用，若原溶液中無SO42-，則假設三為SO42-起催化作用。