Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好pH和Fe2+浓度的废水中加入H2O2,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP,探究有关因素对该降解反应速率的影响。
[实验设计] 控制p-CP的初始浓度相同,恒定实验温度在298 K或313 K(其余实验条件见下表),设计如下对比实验:
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)
实验编号 |
实验目的 |
T/K |
pH |
c/10-3 mol·L-1 |
|
H2O2 |
Fe2+ |
||||
① |
为以下实验作参照 |
298 |
3 |
6.0 |
0.30 |
② |
探究温度对降解反应速率的影响 |
|
3 |
|
|
③ |
|
298 |
10 |
6.0 |
0.30 |
[数据处理] 实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如上图
(2)请根据上图实验①曲线,计算降解反应50~150 s内的反应速率:
v(p-CP)=_______mol·L-1·s-1;
[解释与结论]
(3)实验①、②表明温度升高,降解反应速率增大。但后续研究表明:温度过高时反而导致降解反应速率减小,请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因:_____________;
(4)实验③得出的结论是:pH等于10时,反应 (填“能”或“不能”)进行;
[思考与交流]
(5)实验时需在不同时间从反应器中取样,并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息,给出一种迅速停止反应的方法: 。
在一密闭容器中发生反应N2+3H22NH3,△H<0达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示:回答下列问题:
(1)处于平衡状态的时间段是 (填选项)。
A.t0~t1
B.t1~t2
C.t2~t3
D.t3~t4
E.t4~t5
F.t5~t6
(2)t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件是_____(填选项)。
A.增大压强
B.减小压强
C.升高温度
D.降低温度
E.加催化剂
F.充入氮气
t1时刻 ;t3时刻 ;t4时刻 。
(3)依据(2)中的结论,下列时间段中,氨的百分含量最高的是 (填选项)。
A.t0~t1 B.t2~t3 C.t3~t4 D.t5~t6
(4)如果在t6时刻,从反应体系中分离出部分氨,t7时刻反应达到平衡状态,请在图中画出反应速率的变化曲线。
(5)一定条件下,合成氨反应达到平衡时,测得混合气体中氨气的体积分数为20%,则反应后与反应前的混合气体体积之比为 。
某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响.在常温下按照如下方案完成实验.
|
分组实验 |
催化剂 |
① |
10mL 5% H2O2溶液 |
无 |
② |
10mL 2% H2O2溶液 |
无 |
③ |
10mL 5% H2O2溶液 |
1mL 0.1mol•L﹣1FeCl3溶液 |
④ |
10mL 5%H2O2溶液+少量HCl溶液 |
1mL 0.1mol•L﹣1FeCl3溶液 |
⑤ |
10mL 5% H2O2溶液+少量NaOH溶液 |
1mL 0.1mol•L﹣1FeCl3溶液 |
(1)写出实验③中H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目: .
(2)实验①和②的目的是 .实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论.资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解.为了达到实验目的,你对原实验方案的改进是 .
(3)实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图1.分析上图能够得出的实验结论: .
(4)将0.1g MnO2粉末加入50mL H2O2溶液中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图2所示.解释反应速率变化的原因: ,计算H2O2的初始物质的量浓度为 .(保留两位有效数字,在标准状况下测定)
(5)常温下H2O2溶液类似于二元弱酸溶液,H2O2的电离方程式为 .
一定条件下,Cu2+、Mn2+、Fe3+的浓度对乙酸在光照下催化降解速率的影响如右图所示。下列判断不正确的是
A.该实验方案的缺陷之一是未做空白对照实验 |
B.Cu2+、Mn2+提高乙酸降解速率的最佳浓度为 0.1 mmol·L-l |
C.Fe3+不能提高乙酸降解速率 |
D.相同条件下,乙酸在Cu2+、Mn2+、Fe3+作用下的降解速率依次减小 |
(改编)在稀硫酸与锌反应制取氢气的实验中,探究加入硫酸铜溶液的量对氢气生成速率的影响。实验中Zn粒过量且颗粒大小相同,饱和硫酸铜溶液用量0~4.0mL,保持溶液总体积为100.0mL,记录获得相同体积(336mL)的气体所需时间,实验结果如图所示(气体体积均转化为标况下)。据图分析,下列说法不正确的是
A.饱和硫酸铜溶液用量过多不利于更快收集氢气 |
B.a、c两点对应的氢气生成速率相等 |
C.b点对应的反应速率为v(H2SO4) = 1.0×10-3 mol·L-1·s-1 |
D.d点没有构成原电池,反应速率减慢 |
在一定温度下,10mL0.40mol/LH2O2发生催化分解。不同时刻测定生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
t/min |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
V(O2)/mL |
0.0 |
9.9 |
17.2 |
22.4 |
26.5 |
29.9 |
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)
A.0~6 min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2 mol/(L•min)
B.6~10 min的平均反应速率:v(H2O2)<3.3×10-2 mol/(L•min)
C.反应到6 min时,c(H2O2)=0.30mol/L
D.反应到6 min时,H2O2分解了50%
(改编)为探究锌与稀硫酸的反应速率(以v(H2)表示),向反应混合液中加入某些物质,下列判断正确的是
A.加入NH4HSO4固体,v(H2)不变 |
B.加入少量硫酸钠溶液,v(H2)减小 |
C.加入CH3COONa固体,v(H2)不变 |
D.滴加少量CuSO4溶液,v(H2)减小 |
(改编)下列措施对增大反应速率明显有效的是:
A.硫化钠溶液与草酸溶液放出硫化氢气体 |
B.碱金属Cs与水反应时增大水的用量 |
C.Fe与稀硫酸反应制取氢气时,改用浓硫酸 |
D.Al与盐酸反应,加几滴氯化铜溶液 |
一定量的盐酸跟过量的锌粉反应时,为了减缓反应速率,且不影响生成氢气的总量,可向盐酸中加入适量的 ①NaOH溶液 ②H2O ③CH3COONa固体 ④NaNO3溶液⑤稀硫酸
A.②③ | B.②④ | C.②③④ | D.①②③④⑤ |
下列说法不正确的是
A.增大压强,活化分子百分数不变,化学反应速率增大 |
B.升高温度,活化分子百分数增大,化学反应速率增大 |
C.增大反应物浓度,活化分子百分数增大,化学反应速率增大 |
D.使用催化剂,活化分子百分数增大,化学反应速率增大 |
氧化剂H2O2在反应时不产生污染物,被称为绿色氧化剂,因而受到人们越来越多的关注。
Ⅰ.某实验小组以H2O2分解为例,探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。
实验编号 |
反应物 |
催化剂 |
① |
10 mL 2%H2O2溶液 |
无 |
② |
10 mL 5%H2O2溶液 |
无 |
③ |
10 mL 5%H2O2溶液 |
1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液 |
④ |
10 mL 5%H2O2溶液+少量HCl溶液 |
1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液 |
⑤ |
10 mL 5%H2O2溶液+少量NaOH溶液 |
1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液 |
(1)实验①和②的目的是____ 。
同学们进行实验时没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解。为了达到实验目的,你对原实验方案的改进方法是__ (填一种即可)。
(2)实验③④⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图1所示。分析该图能够得出的实验结论是_____ __。
Ⅱ.资料显示,某些金属离子对H2O2的分解起催化作用。为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,该实验小组的同学设计了如图2所示的实验装置进行实验。
(1)某同学通过测定O2的体积来比较H2O2的分解速率快慢,实验时可以通过测量____ _ (或 _ )来比较。
(2)0.1 g MnO2粉末加入50 mL H2O2溶液中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如下图所示。解释反应速率变化的原因: 。
(3)根据化学反应速率与化学平衡理论,联系化工生产实际,你认为下列说法不正确的是_____ (填序号)。
A.化学反应速率理论可以指导怎样在一定时间内快出产品
B.勒夏特列原理可以指导怎样使有限原料多出产品
C.催化剂的使用是提高产品产率的有效办法
D.正确利用化学反应速率和化学反应限度都可以提高化工生产的综合经济效益
硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为:
Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + S↓+ H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是
实验 |
反应温度/℃ |
Na2S2O3溶液 |
稀H2SO4 |
H2O |
||
V/mL |
c/(mol·L-1) |
V/mL |
c/(mol·L-1) |
V/mL |
||
A |
25 |
5 |
0.1 |
10 |
0.1 |
5 |
B |
25 |
5 |
0.2 |
5 |
0.2 |
10 |
C |
35 |
5 |
0.1 |
10 |
0.1 |
5 |
D |
35 |
5 |
0.2 |
5 |
0.2 |
10 |
下列有关活化分子和活化能的说法不正确的是
A.增加气体反应物的浓度可以提高活化分子百分数 |
B.升高温度可增加单位体积活化分子数 |
C.发生有效碰撞的分子一定是活化分子 |
D.使用催化剂可降低活化能,提高单位体积活化分子百分数 |