Question

7．控制一定條件，Fe²⁺、H₂O₂能用于處理含某類有機污染物（用p-CP表示）的廢液．某化學興趣小組的同學在老師的指導下，對該反應中的“一定條件”進行如下的探究．
探究活動一：Fe²⁺、H₂O₂處理有機廢液的可行性實驗
取一定量已知p-CP含量的有機廢液（15℃，下稱試樣），進行如下實驗：

（1）若步驟①測得試樣的pH大于7，則步驟③中欲使試樣的pH小于7，可加入b（填標號）．
a．NaOH溶液        b．稀HCl           c．NaCl溶液        d．水
（2）步驟④有多個反應發生，其中產生氧氣的化學方程式為2H₂O₂═2H₂O+O₂↑．
（3）實驗測得試樣中p-CP的含量明顯減少．請設計一個對比實驗證明試樣中p-CP含量的減少與產生氧氣的反應無關：取樣，加入MnO₂和H₂O₂溶液，測得p-CP含量沒有變化（或取樣，通入氧氣，測得p-CP含量沒有變化）．
探究活動二：影響Fe²⁺、H₂O₂處理有機廢液的因素探究
將四份相同的試樣，控制不同的實驗條件（即調節溫度為25℃或40℃、pH為10或3），加入Fe²⁺和H₂O₂溶液，分別測定試樣中p-CP含量隨時間的變化情況，所得數據如下表示．

實驗編號	溫度/℃	pH	測得p-CP的含量隨時間變化的關系圖
a	25	10
b	25	3
c	40	3
d	40	10

（4）為探究pH對Fe²⁺、H₂O₂處理p-CP的反應快慢影響，可比較實驗a（填實驗編號，下同）和b或c和d．從兩組實驗對比中得到的結論是pH越小，Fe²⁺、H₂O₂處理p-CP的反應速率越快；．
（5）比較實驗b和c，可以得到的結論是溫度越高，Fe²⁺、H₂O₂處理p-CP的反應速率越快．
（6）實驗a和d說明pH=10時，Fe²⁺、H₂O₂處理p-CP的反應不發生．
（7）實驗時需在不同時間從反應器中取樣，并使所取樣品中反應立即停止下來．根據實驗獲得的結論，寫出一種迅速停止反應的方法：往樣品中加入氫氧化鈉使溶液的pH等于10（或快速降溫）．

Answer 1

分析 （1）根據pH大于7溶液顯堿性，欲使試樣的pH小于7，應加入酸性物質解答；
（2）根據反應原理寫出反應的化學方程式解答；
（3）根據通入氧氣，測得p-CP含量沒有變化解答；
（4）對比實驗的基本思想是控制變量法，可以在溫度相同時，變化濃度，或者在濃度相等時，變化溫度；
（5）根據實驗bc的數據來回答；
（6）根據實驗數據內容進行分析；
（7）根據實驗數據內容進行分析．

解答 解；
（1）pH大于7溶液顯堿性，欲使試樣的pH小于7，應加入酸性物質，NaOH溶液顯堿性，稀HCl 呈酸性，NaCl溶液和水呈中性，故選b；
（2）步驟④有多個反應發生，其中產生氧氣的化學方程式為：2H₂O₂═2H₂O+O₂↑．
（3）取樣，加入MnO₂和H₂O₂溶液，測得p-CP含量沒有變化（或取樣，通入氧氣，測得p-CP含量沒有變化），說明試樣中p-CP含量的減少與產生氧氣的反應無關；
（4）對比實驗的基本思想是控制變量法，為探究pH對Fe²⁺、H₂O₂處理p-CP的反應快慢影響，可比較實驗a和b或c或d．從兩組實驗對比中得到的結論是
pH越小，Fe²⁺、H₂O₂處理p-CP的反應速率越快；
（5）比較實驗b和c，可以得到的結論是溫度越高，Fe²⁺、H₂O₂處理p-CP的反應速率越快；
（6）實驗a和d說明pH=10時，Fe²⁺、H₂O₂處理p-CP的反應不發生；
（7）根據實驗數據內容可以看出，將所取樣品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH為10，就可使樣品中的降解反應立即停止下來．
答案：（化學方程式（3分），第（3）小題（2分），余每空1分）
（1）b；
（2）2H₂O₂═2H₂O+O₂↑；
（3）取樣，加入MnO₂和H₂O₂溶液，測得p-CP含量沒有變化（或取樣，通入氧氣，測得p-CP含量沒有變化）；
（4）ab；cd；pH越小，Fe²⁺、H₂O₂處理p-CP的反應速率越快；
（5）溫度越高，Fe²⁺、H₂O₂處理p-CP的反應速率越快；
（6）pH=10時，Fe²⁺、H₂O₂處理p-CP的反應不發生；
（7）往樣品中加入氫氧化鈉使溶液的pH等于10（或快速降溫）．

點評 本題考查學生化學平衡狀態以及化學反應速率知識，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度較大．