某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O72—转化为Cr3+。某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·2

某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O72—转化为Cr3+。某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·2

题型:不详难度:来源:
某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O72转化为Cr3。某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
(1)在25 ℃下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,做对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
实验编号
初始pH
废水样品体积/mL
草酸溶液体积/mL
蒸馏水体积/mL

4
60
10
30

5
60
10
30

5
60
 
 
 

测得实验①和②溶液中的Cr2O72浓度随时间变化关系如图所示。
(2)上述反应后草酸被氧化为________(填化学式)。
(3)实验①和②的结果表明________;实验①中0~t1时间段反应速率v(Cr3)=________mol·L-1·min-1(用代数式表示)。
(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:Fe2起催化作用:
假设二:________;
假设三:________;
……
(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。
(除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O72的浓度可用仪器测定)
实验方案(不要求写具体操作过程)
预期实验结果和结论
 
答案
(1)
实验编号
初始pH
废水样品体积/mL
草酸溶液体积/mL
蒸馏水体积/mL
3
 
 
20
20
 
(2)CO2
(3)溶液pH对该反应的速率有影响 
(4)Al3起催化作用 SO42起催化作用
(5)
实验方案(不要求写具体操作过程)
预期实验结果和结论
用等物质的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实验①中的铁明矾,控制其他条件与实验①相同,进行对比实验
反应进行相同时间后,若溶液中c(Cr2O72)大于实验①中的c(Cr2O72)则假设一成立,若两溶液中的c(Cr2O72)相同,则假设一不成立
 
解析
(1)根据题意要求,调节不同初始pH和一定浓度草酸溶液用量,做对比实验,由此可知实验③改变的是草酸溶液用量,但应保持溶液总体积不变。(2)草酸中碳的化合价为+3价,与强氧化性物质K2Cr2O7反应后,草酸应被氧化为CO2。(3)根据实验①、②的曲线对比,在相同草酸用量不同pH时,反应速率不同,所以pH对该反应有一定的影响;在0~t1时间段内,v(Cr2O72)=mol·L-1·min-1,由Δc(Cr3)=2Δc(Cr2O72)所以v(Cr3)= mol·L-1·min-1。(4)根据铁明矾组成离子可知,起催化作用的离子可能为Fe2、Al3、SO42。(5)可通过在其他条件不变时,加入等物质的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O替代实验中的铁明矾,此时溶液中不存在Fe2,但仍存在SO42和Al3,通过测定c(Cr2O72)看是否仍然有催化效果来判断。
(本题属于开放性试题合理答案均可)
举一反三
在2L恒容密闭容器中充入2 mol X和1mol Y发生反应:2X(g)+Y(g)3Z(g)△H<0,反应过程持续升高温度,测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是
A.升高温度,平衡常数增大
B.W点X的正反应速率等于M点X的正反应速率
C.Q点时,Y的转化率最大
D.平衡时充入Z,达到新平衡时Z的体积分数比原平衡时大

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在一容积可变的密闭容器中进行反应3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g),下列有关叙述不正确的是
A.增加Fe的量,正反应速率不变
B.将容器的体积缩小一半,正逆反应速率增大
C.保持体积不变,充入Ne,正逆反应速率增大
D.保持压强不变,充入Ne,正逆反应速率变小

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某探究小组用金属铝分别与稀盐酸或稀硫酸反应的方法研究金属与不同酸反应的差异及影响反应速度的因素。
实验药品:2.0 mol/L盐酸、4.0 mol/L盐酸、2.0 mol/L硫酸、4.0 mol/L硫酸、相同大小的铝片和铝粉(金属表面氧化膜都已除去);每次实验各种酸的用量均为50.0 mL,金属用量均为9.0 g。
Ⅰ.甲同学用铝片分别和稀盐酸、稀硫酸反应,实验及其现象如下:
反应进程
(分钟)
1
2
5
15
20
4.0 mol/L
盐酸
少量气泡
较多气泡
大量气泡
反应剧烈
铝片耗尽
2.0 mol/L
硫酸
无明显现象
极少量
气泡
少量气泡
4.0 mol/L
硫酸
无明显现象
少量气泡
有比较连续的气泡
 
请回答下列问题:
(1)写出铝与盐酸反应的离子方程式:                            
(2)反应在1~15min内,铝与盐酸的反应速率逐渐增大,其原因是     
(3)根据以上探究“铝与稀盐酸和稀硫酸的反应速率存在差异的原因”,你能对原因作出哪些假设或猜想:       (写出一种即可)。
Ⅱ.乙同学设计了如下影响反应速率因素的实验。请你根据实验目的帮助该同学完成以下实验设计表:
实验目的
实验
编号
温度
/℃
金属铝的
形态
盐酸浓度
/mol·L-1
1.实验①和②探究盐酸浓度对该反应速率的影响;
2.实验①和③探究温度对该反应速率的影响;
3.实验①和④探究金属规格(铝片、 铝粉)对该反应速率的影响

25
铝片
4.0

 
 
 

 
 
 

 
 
 
 
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合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);ΔH=-92.4 kJ·mol-1,在反应过程中,正反应速率的变化如下图:

下列说法正确的是       (  )
A.t1时升高了温度B.t2时使用了催化剂
C.t3时增大了压强D.t4时降低了温度

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设C(s)+CO2(g)2CO(g);ΔH1>0反应速率为v1;设N2(g)+3H2(g)2NH3(g);ΔH2<0反应速率为v2
对于上述反应,当温度降低时,v1和v2的变化情况为(  )
A.同时增大B.同时减小
C.v1增大,v2减小D.v1减小,v2增大

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