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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
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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298K或313K(其余实验条件见下表),设计如下对比实验.
(1)请完成如表实验设计表(表中不要留空格).
[数据处理]
实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如图.
(2)请根据如图实验①曲线,计算降解反应在50~150s内的反应速率:v(p-CP)=___mol/(L•s).
[解释与结论]
(3)实验①②表明温度升高,降解反应速率增大.但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:___.
[实验设计]控制
p-CP的初始浓度相同,恒定实验温度在298K或313K(其余实验条件见下表),设计如下对比实验.
(1)请完成如表实验设计表(表中不要留空格).
实验 编号 | 实验目的 | T/K | pH | c/10-3 mol/L | |
H2O2 | Fe2+ | ||||
① | 为以下实验作参考 | 298 | 3 | 6.0 | 0.30 |
② | 探究温度对降解反应速率的影响 | ___ | ___ | ___ | ___ |
③ | ___ | 298 | 10 | 6.0 | 0.30 |
实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如图.
(2)请根据如图实验①曲线,计算降解反应在50~150s内的反应速率:v(p-CP)=___mol/(L•s).
[解释与结论]
(3)实验①②表明温度升高,降解反应速率增大.但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:___.
▼优质解答
答案和解析
(1)对比实验的关键是控制变量,实验②探究温度对降解反应速率的影响,则②中除了温度不同以外,其它量必须与实验①相同,则温度、双氧水浓度、亚铁离子浓度分别为:313K、6.0、0.30;实验③中除了pH与①不同外,其它量完全相同,则探究的是溶液的pH对降解反应速率的影响,
故答案为:
(2)根据图象可知,曲线①中在50s时的浓度为1.2×10-3mol/L,在150s时浓度为0.4×10-3mol/L,则50~150s内的平均反应速率为:v(p-CP)=
=
=8.0×10-6 mol/(L.s),
故答案为:8.0×10-6;
(3)温度较高时,过氧化氢不稳定易分解,所以温度过高时反而导致降解反应速率减小,
故答案为:过氧化氢在温度过高时迅速分解;
(4)根据曲线③可以得出,该反应在pH=10的溶液中停止,故可在反应液中加入碱溶液,使溶液的pH迅速增大,从而使反应停止,
故答案为:在溶液中加入碱溶液,使溶液的pH大于或等于10.
故答案为:
实验编号 | 实验目的 | T/K | pH | c/10-3 mol•L-1 | |
H2O2 | Fe2+ | ||||
① | 313 | 3 | 6.0 | 0.30 | |
③ | 探究溶液的pH对降解反应速率的影响 |
△c |
△t |
(1.2-0.4)×10-3mol/L |
(150-50)s |
故答案为:8.0×10-6;
(3)温度较高时,过氧化氢不稳定易分解,所以温度过高时反而导致降解反应速率减小,
故答案为:过氧化氢在温度过高时迅速分解;
(4)根据曲线③可以得出,该反应在pH=10的溶液中停止,故可在反应液中加入碱溶液,使溶液的pH迅速增大,从而使反应停止,
故答案为:在溶液中加入碱溶液,使溶液的pH大于或等于10.
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