Question

【題目】某酸性工業(yè)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(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al2Fe（SO4）424H2O]即可對該反應起催化作用．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℃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(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，做對比實驗，完成以下實驗設計表

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Cr2O72﹣濃度隨時間變化關系如圖所示．

（2）上述反應后草酸被氧化的離子方程式為
（3）實驗①和②的結果表明；實驗①中0～t1時間段反應速率v（Cr3+）=molL﹣1min﹣1（用代數(shù)式表示）．
（4）該課題組對鐵明礬[Al2Fe（SO4）424H2O]中起催化作用的成分提出如下假設，請你完成假設二和假設三： 假設一：Fe2+起催化作用：
假設二：；
假設三：；
（5）請你設計實驗驗證上述假設一，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、K2SO4Al2（SO4）324H2O、Al2（SO4）3等．溶液中Cr2O72﹣的濃度可用儀器測定）

實驗方案（不要求寫具體操作過程）	預期實驗結果和結論

Answer 1

【答案】
（1）20；20
（2）Cr2O72﹣+3H2C2O4+8H+=6CO2↑+2Cr3++7H2O
（3）溶液PH對該反應的速率有影響；
（4）Al3+起催化作用； SO42﹣起催化作用
（5）用等物質的量K2SO4?Al2（SO4）3?24H2O代替實驗①中的鐵明礬,控制其他反應條件與實驗①相同,進行對比實驗；反應進行相同時間后,若溶液中c（Cr2O72﹣）大于實驗①中c（Cr2O72﹣）,則假設一成立；若兩溶液中的c（Cr2O72﹣）相同,則假設一不成立
【解析】解：（1）①②中PH不同，是探究PH對速率的影響；則②③是探究不同濃度時草酸對速率的影響，所以答案是：

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
③			20	20

；（2）草酸中碳元素化合價為+3價，氧化產(chǎn)物為CO2，被氧化為+4價，化合價共升高2價，Cr2O72﹣轉化為Cr3+，化合價共降低了6價，根據(jù)電子守恒，參加反應的Cr2O72﹣與草酸的物質的量之比為是1：3，離子方程式為：Cr2O72﹣+3H2C2O4+8H+=6CO2↑+2Cr3++7H2O，

所以答案是：Cr2O72﹣+3H2C2O4+8H+=6CO2↑+2Cr3++7H2O；（3）由實驗①②表明溶液pH越小，反應的速率越快，所以溶液pH對該反應的速率有影響，v（Cr3+）=2v（Cr2O72﹣）= molL﹣1min﹣1，

所以答案是：溶液pH對該反應的速率有影響； ；（4）根據(jù)鐵明礬[Al2Fe（SO4）424H2O]組成分析，Al3+起催化作用；SO42﹣起催化作用，

所以答案是：Al3+起催化作用；SO42﹣起催化作用；（5）要證明Fe2+起催化作用，需做對比實驗，再做沒有Fe2+存在時的實驗，所以要選K2SO4Al2（SO4）324H2O，注意由于需要控制Al3+和SO42﹣濃度比，不要選用K2SO4和Al2（SO4）3；用等物質的量K2SO4Al2（SO4）324H2O代替實驗①中的鐵明礬，控制其他反應條件與實驗①相同，進行對比實驗，反應進行相同時間后，若溶液中c（Cr2O72﹣）大于實驗①中c（Cr2O72﹣），則假設一成立；若兩溶液中的c（Cr2O72﹣）相同，則假設一不成立；所以答案是：

實驗方案	預期實驗結果和結論
用等物質的量K2SO4Al2（SO4）324H2O代替實驗①中的鐵明礬，控制其他反應條件與實驗①相同，進行對比實驗	反應進行相同時間后，若溶液中c（Cr2O72﹣）大于實驗①中c（Cr2O72﹣），則假設一成立；若兩溶液中的c（Cr2O72﹣）相同，則假設一不成立