化学需氧量（COD）是指用强氧化剂将1L废水中的还原性物质氧化为二氧化碳和水所消耗的氧化剂的量，并换算成以O₂为氧化剂时所消耗O₂的质量。水体COD值常作为水体中有机污染物相对含量的综合指标之一。Fenton（Fe²⁺/H₂O₂）法能产生Fe³⁺和具有强氧化性的羟基自由基（•OH）并引发一系列链式反应，被广泛应用于有机废水的治理。
（1）羟基自由基（•OH）的电子式为

。
（2）分别取初始pH=4、COD=80的废水200mL，加入2mLH₂O₂，改变起始投加FeSO₄•7H₂O的量，反应相同时间，测得反应后水样COD随Fe²⁺投加量的关系如图-1所示。当Fe²⁺投加量超过1g•L^-1时，反应后水样COD不降反升的原因可能是

液中c（Fe²⁺）过大，被还原的H₂O₂增多，生成的Fe³⁺催化H₂O₂分解生成O₂速率加快，溶液中c（•OH）减小，氧化去除还原性有机物的速率减慢；过量Fe²⁺残留，会增加测量水样COD时强氧化剂的用量，造成水样COD测量值偏高

液中c（Fe²⁺）过大，被还原的H₂O₂增多，生成的Fe³⁺催化H₂O₂分解生成O₂速率加快，溶液中c（•OH）减小，氧化去除还原性有机物的速率减慢；过量Fe²⁺残留，会增加测量水样COD时强氧化剂的用量，造成水样COD测量值偏高

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（3）已知•OH更容易进攻有机物分子中电子云密度较大的基团。1-丁醇比正戊烷更容易受到•OH进攻的原因是

由于O的电负性比C大，1-丁醇中羟基（-OH）的电子云密度比正戊烷中甲基（-CH₃）、亚甲基（-CH₂-）的电子云密度大，更易受到•OH的进攻

由于O的电负性比C大，1-丁醇中羟基（-OH）的电子云密度比正戊烷中甲基（-CH₃）、亚甲基（-CH₂-）的电子云密度大，更易受到•OH的进攻

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（4）在Fenton法的基础上改进的基于硫酸根自由基（SO₄^•-）的氧化技术引起关注。研究发现，一种Mn₃O₄-石墨烯纳米复合材料对催化活化S₂

O

2

-

8

产生SO₄^•-具有很好的效果。S₂

O

2

-

8

结构为。
①与Fe²⁺/H₂O₂试剂相比，Mn₃

O

-

4

石墨烯/S₂O²₈^-的使用范围更广。SO₄^•-在强碱性条件下反应生成•OH，写出该反应的离子方程式：

SO₄^•-+OH^-=•OH+

SO

2

-

4

SO₄^•-+OH^-=•OH+

SO

2

-

4

。
②一种制取Mn₃O₄-石墨烯纳米复合材料的物种转化关系可表示为（GO表示石墨烯）

在石墨烯表面制得1molMn₃O₄，理论上需要消耗NaBH₄的物质的量为

3.75

3.75

mol。
③利用该复合材料催化活化S₂

O

2

-

8

并去除废水中有机污染物的可能反应机理如图-2所示。该机理可描述为

S₂O²₈^-得到Mn₃O₄中Mn（Ⅱ）和石墨烯失去的电子，生成SO^•₄^-和SO²₄^-；SO²₄^-和Mn₃O₄中的Mn（Ⅲ）反应生成SO^•₄^-和Mn（Ⅱ）；水体中的还原性有机污染物被SO^•₄^-氧化生成CO₂和H₂O

S₂O²₈^-得到Mn₃O₄中Mn（Ⅱ）和石墨烯失去的电子，生成SO^•₄^-和SO²₄^-；SO²₄^-和Mn₃O₄中的Mn（Ⅲ）反应生成SO^•₄^-和Mn（Ⅱ）；水体中的还原性有机污染物被SO^•₄^-氧化生成CO₂和H₂O

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