Question

【題目】羥基自由基(·OH，電中性，O為-1價)是一種活性含氧微粒。常溫下，利用·OH處理含苯酚廢水，可將其轉化為無毒的氧化物。

(1)·OH的電子式為________。

(2) pH=3時Fe2+催化H2O2的分解過程中產生·OH中間體，催化循環(huán)反應如下。將ii補充完整。

i.Fe2++ H2O2+H+ === Fe3++ H2O +·OH

ii.___ + ___ === ___ + O2↑+2H+

(3)已知：羥基自由基容易發(fā)生猝滅2·OH === H2O2。用H2O2分解產生的·OH脫除苯酚，當其他條件不變時，不同溫度下，苯酚的濃度隨時間的變化如下圖所示。0~20 min時，溫度從40℃上升到50℃，反應速率基本不變的原因是________。

(4)利用電化學高級氧化技術可以在電解槽中持續(xù)產生·OH，使處理含苯酚廢水更加高效，裝置如上圖所示。已知a極主要發(fā)生的反應是O2生成H2O2，然后在電解液中產生·OH并迅速與苯酚反應。

① b極連接電源的________極(填“正”或“負”)。

②a極的電極反應式為________。

③電解液中發(fā)生的主要反應方程式為________。

Answer 1

【答案】 2 Fe3+ 2·OH- 2Fe2+ 從圖1可知，0~20 min，40~50℃，升高溫度化學反應速率應該加快但是50℃時，溫度升高羥基自由基發(fā)生猝滅(或溫度升高過氧化氫分解產生氧氣)，導致c(·OH)下降(1分)，所以，溫度從40℃上升到50℃，反應速率不基本不變。 正 Fe2++ H2O2+H+ === Fe3++ H2O +·OH C6H6O + 28·OH-===6CO2 + 17H2O

【解析】

（1）本小題考查的是電子式的書寫，羥基自由基(·OH)中氧原子最外層有6個電子，達到8電子穩(wěn)定結構需得2個電子，拿出一個電子與氫原子的一個電子形成一對共用電子對，即形成一個共價鍵，還剩余一個電子，則羥基自由基的電子式為。

（2）催化劑在反應前后質量不變相當于沒有參與反應。根據總反應減去一個反應得到另一個反應。2H2O2=2H2O+O2↑為反應 i和ii的總反應，總反應減去反應i即得到反應ii。

（3）本小題考查的是影響速率的因素。升高溫度化學反應速率應該加快，但是50℃時，溫度升高羥基自由基發(fā)生猝滅，導致c(·OH)下降，反應速率基本不變。

（4）①根據反應類型判斷陰陽極，得電子發(fā)生還原反應的一極為電解池的陰極，與電源的負極相連，失電子發(fā)生氧化反應的一極為電解池的陽極，與電源的正極相連。

②b極是Fe電極為活性電極，電極反應式為Fe-2e-=Fe2+，產生的Fe2+向陰極移動；由題意可知a極主要發(fā)生的反應是O2生成H2O2，電極反應為O2+2e-+2H+=H2O2，然后在電解液中產生·OH，故a極的電極反應式為Fe2++ H2O2+H+ === Fe3++ H2O +·OH。

③由題意可知a極主要發(fā)生的反應是O2生成H2O2，然后在電解液中產生·OH，·OH能迅速與苯酚反應，則電解液中發(fā)生的主要反應方程式為C6H6O + 28·OH-===6CO2 + 17H2O。

（1）羥基自由基(·OH)中氧原子最外層有6個電子，達到8電子穩(wěn)定結構需得2個電子，拿出一個電子與氫原子的一個電子形成一對共用電子對，即形成一個共價鍵，還剩余一個電子，則羥基自由基的電子式為。本小題答案為：。

（2）由題意可知Fe2+為H2O2的分解反應的催化劑，則 i和ii反應合并的總反應為2H2O2=2H2O+O2↑，若反應i為Fe2++ H2O2+H+ === Fe3++ H2O +·OH則反應ii 為2 Fe3+ + 2·OH- === 2Fe2++ O2↑+2H+。本小題答案為：2 Fe3+ ；2·OH- ；2Fe2+。

（3）從圖1可知，0~20 min，40~50℃，升高溫度化學反應速率應該加快，但是50℃時，溫度升高羥基自由基發(fā)生猝滅(或溫度升高過氧化氫分解產生氧氣)，導致c(·OH)下降，所以，溫度從40℃上升到50℃，反應速率基本不變。本小題答案為：從圖1可知，0~20 min，40~50℃，升高溫度化學反應速率應該加快但是50℃時，溫度升高羥基自由基發(fā)生猝滅(或溫度升高過氧化氫分解產生氧氣)，導致c(·OH)下降，所以，溫度從40℃上升到50℃，反應速率基本不變。

（4）①根據題意可知a極主要發(fā)生的反應是O2生成H2O2，氧氣中的氧元素得電子由0價降低到-1價，發(fā)生還原反應，則a極為陰極，b極為陽極，故b極連接電源的正極。本小題答案為：正。

②b極是Fe電極為活性電極，電極反應式為Fe-2e-=Fe2+，產生的Fe2+向陰極移動；由題意可知a極主要發(fā)生的反應是O2生成H2O2，電極反應為O2+2e-+2H+=H2O2，然后在電解液中產生·OH，故a極的電極反應式為Fe2++ H2O2+H+ === Fe3++ H2O +·OH。本小題答案為：Fe2++ H2O2+H+ === Fe3++ H2O +·OH。

③由題意可知a極主要發(fā)生的反應是O2生成H2O2，然后在電解液中產生·OH，·OH能迅速與苯酚反應，則電解液中發(fā)生的主要反應方程式為C6H6O + 28·OH-===6CO2 + 17H2O。本小題答案為：C6H6O + 28·OH-===6CO2 + 17H2O。