Question

羟基自由基(·OH，电中性，O为-1价)是一种活性含氧微粒。常温下，利用·OH处理含苯酚废水，可将其转化为无毒的氧化物。

(1)·OH的电子式为________。

(2) pH=3时Fe²⁺催化H₂O₂的分解过程中产生·OH中间体，催化循环反应如下。将ii补充完整。

i.Fe²⁺+ H₂O₂+H⁺ === Fe³⁺+ H₂O +·OH

ii.___ + ___  === ___ + O₂↑+2H⁺

(3)已知：羟基自由基容易发生猝灭2·OH === H₂O₂。用H₂O₂分解产生的·OH脱除苯酚，当其他条件不变时，不同温度下，苯酚的浓度随时间的变化如下图所示。0~20 min时，温度从40℃上升到50℃，反应速率基本不变的原因是________。

(4)利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH，使处理含苯酚废水更加高效，装置如上图所示。已知a极主要发生的反应是O₂生成H₂O₂，然后在电解液中产生·OH并迅速与苯酚反应。

① b极连接电源的________极(填“正”或“负”)。

②a极的电极反应式为________。

③电解液中发生的主要反应方程式为________。

Answer

2 Fe3+ 2·OH- 2Fe2+ 从图1可知，0~20 min，40~50℃，升高温度化学反应速率应该加快但是50℃时，温度升高羟基自由基发生猝灭(或温度升高过氧化氢分解产生氧气)，导致c(·OH)下降(1分)，所以，温度从40℃上升到50℃，反应速率不基本不变。 正 O2+2e-+2H+==H2O2 C6H6O + 28·OH-===6CO2 + 17H2O

【解析】

（1）本小题考查的是电子式的书写，羟基自由基(·OH)中氧原子最外层有6个电子，达到8电子稳定结构需得2个电子，拿出一个电子与氢原子的一个电子形成一对共用电子对，即形成一个共价键，还剩余一个电子，则羟基自由基的电子式为。

（2）催化剂在反应前后质量不变相当于没有参与反应。根据总反应减去一个反应得到另一个反应。2H2O2=2H2O+O2↑为反应 i和ii的总反应，总反应减去反应i即得到反应ii。

（3）本小题考查的是影响速率的因素。升高温度化学反应速率应该加快，但是50℃时，温度升高羟基自由基发生猝灭，导致c(·OH)下降，反应速率基本不变。

（4）①根据反应类型判断阴阳极，得电子发生还原反应的一极为电解池的阴极，与电源的负极相连，失电子发生氧化反应的一极为电解池的阳极，与电源的正极相连。

②b极是Fe电极为活性电极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，产生的Fe2+向阴极移动；由题意可知a极主要发生的反应是O2生成H2O2，电极反应为O2+2e-+2H+=H2O2，故a极的电极反应式为O2+2e-+2H+=H2O2。

③由题意可知a极主要发生的反应是O2生成H2O2，然后在电解液中产生·OH，·OH能迅速与苯酚反应，则电解液中发生的主要反应方程式为C6H6O + 28·OH-===6CO2 + 17H2O。

（1）羟基自由基(·OH)中氧原子最外层有6个电子，达到8电子稳定结构需得2个电子，拿出一个电子与氢原子的一个电子形成一对共用电子对，即形成一个共价键，还剩余一个电子，则羟基自由基的电子式为。本小题答案为：。

（2）由题意可知Fe2+为H2O2的分解反应的催化剂，则 i和ii反应合并的总反应为2H2O2=2H2O+O2↑，若反应i为Fe2++ H2O2+H+ === Fe3++ H2O +·OH则反应ii 为2 Fe3+ + 2·OH- === 2Fe2++ O2↑+2H+。本小题答案为：2 Fe3+ ；2·OH- ；2Fe2+。

（3）从图1可知，0~20 min，40~50℃，升高温度化学反应速率应该加快，但是50℃时，温度升高羟基自由基发生猝灭(或温度升高过氧化氢分解产生氧气)，导致c(·OH)下降，所以，温度从40℃上升到50℃，反应速率基本不变。本小题答案为：从图1可知，0~20 min，40~50℃，升高温度化学反应速率应该加快但是50℃时，温度升高羟基自由基发生猝灭(或温度升高过氧化氢分解产生氧气)，导致c(·OH)下降，所以，温度从40℃上升到50℃，反应速率基本不变。

（4）①根据题意可知a极主要发生的反应是O2生成H2O2，氧气中的氧元素得电子由0价降低到-1价，发生还原反应，则a极为阴极，b极为阳极，故b极连接电源的正极。本小题答案为：正。

②b极是Fe电极为活性电极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，产生的Fe2+向阴极移动；由题意可知a极主要发生的反应是O2生成H2O2，电极反应为O2+2e-+2H+=H2O2，本小题答案为：O2+2e-+2H+=H2O2。

③由题意可知a极主要发生的反应是O2生成H2O2，然后在电解液中产生·OH，·OH能迅速与苯酚反应，则电解液中发生的主要反应方程式为C6H6O + 28·OH-===6CO2 + 17H2O。本小题答案为：C6H6O + 28·OH-===6CO2 + 17H2O。