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(zhuǎn)化為Cr3+ ． 某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al2Fe（SO4）424H2O]即可對(duì)該反應(yīng)起催化作用．為進(jìn)一步研究有關(guān)因素對(duì)該反應(yīng)速率的影響，探究如下：
（1）在25℃下，控制光照強(qiáng)度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	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(cè)得實(shí)驗(yàn)①和②溶液中的Cr2O72﹣濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示．

（2）上述反應(yīng)后草酸被氧化的離子方程式為
（3）實(shí)驗(yàn)①和②的結(jié)果表明；實(shí)驗(yàn)①中0～t1時(shí)間段反應(yīng)速率v（Cr3+）=molL﹣1min﹣1（用代數(shù)式表示）．
（4）該課題組對(duì)鐵明礬[Al2Fe（SO4）424H2O]中起催化作用的成分提出如下假設(shè)，請(qǐng)你完成假設(shè)二和假設(shè)三： 假設(shè)一：Fe2+起催化作用：
假設(shè)二：；
假設(shè)三：；
（5）請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)一，完成下表中內(nèi)容． （除了上述實(shí)驗(yàn)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(cè)定）

實(shí)驗(yàn)方案（不要求寫具體操作過(guò)程）	預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論

Answer 1

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

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	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(jià)為+3價(jià)，氧化產(chǎn)物為CO2，被氧化為+4價(jià)，化合價(jià)共升高2價(jià)，Cr2O72﹣轉(zhuǎn)化為Cr3+，化合價(jià)共降低了6價(jià)，根據(jù)電子守恒，參加反應(yīng)的Cr2O72﹣與草酸的物質(zhì)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(shí)驗(yàn)①②表明溶液pH越小，反應(yīng)的速率越快，所以溶液pH對(duì)該反應(yīng)的速率有影響，v（Cr3+）=2v（Cr2O72﹣）= molL﹣1min﹣1，

所以答案是：溶液pH對(duì)該反應(yīng)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(duì)比實(shí)驗(yàn)，再做沒(méi)有Fe2+存在時(shí)的實(shí)驗(yàn)，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(zhì)的量K2SO4Al2（SO4）324H2O代替實(shí)驗(yàn)①中的鐵明礬，控制其他反應(yīng)條件與實(shí)驗(yàn)①相同，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)進(jìn)行相同時(shí)間后，若溶液中c（Cr2O72﹣）大于實(shí)驗(yàn)①中c（Cr2O72﹣），則假設(shè)一成立；若兩溶液中的c（Cr2O72﹣）相同，則假設(shè)一不成立；所以答案是：

實(shí)驗(yàn)方案	預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論
用等物質(zhì)的量K2SO4Al2（SO4）324H2O代替實(shí)驗(yàn)①中的鐵明礬，控制其他反應(yīng)條件與實(shí)驗(yàn)①相同，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)	反應(yīng)進(jìn)行相同時(shí)間后，若溶液中c（Cr2O72﹣）大于實(shí)驗(yàn)①中c（Cr2O72﹣），則假設(shè)一成立；若兩溶液中的c（Cr2O72﹣）相同，則假設(shè)一不成立