化學需氧量（COD）是指用強氧化劑將1L廢水中的還原性物質氧化為二氧化碳和水所消耗的氧化劑的量，并換算成以O₂為氧化劑時所消耗O₂的質量。水體COD值常作為水體中有機污染物相對含量的綜合指標之一。Fenton（Fe²⁺/H₂O₂）法能產生Fe³⁺和具有強氧化性的羥基自由基（?OH）引發一系列鏈式反應，被廣泛應用于有機廢水的治理。
（1）羥基自由基（?OH）的電子式為

。
（2）分別取初始pH=4、COD=80的廢水200mL，加入200mLH₂O₂，改變起始投加FeSO₄?7H₂O的量，反應相同時間。測得反應后水樣COD隨Fe²⁺投加量的關系如圖所示。當Fe²⁺投加量超過1g?L^-1時，反應后水樣COD不降反升的原因可能是

溶液中c（Fe²⁺）過大，被還原的H₂O₂增多，生成的Fe³⁺催化H₂O₂分解生成O₂速率加快，溶液中c（?OH）減小，氧化去除還原性有機物的速率減慢：過量Fe²⁺殘留，會增加測量水樣COD時強氧化劑的用量，造成水樣COD測量值偏高

溶液中c（Fe²⁺）過大，被還原的H₂O₂增多，生成的Fe³⁺催化H₂O₂分解生成O₂速率加快，溶液中c（?OH）減小，氧化去除還原性有機物的速率減慢：過量Fe²⁺殘留，會增加測量水樣COD時強氧化劑的用量，造成水樣COD測量值偏高

（3）已知?OH更容易進攻有機物分子中電子云密度較大的基團。1-丁醇比正戊烷更容易受到?OH進攻的原因是

由于O的電負性比C大，1-丁醇中羥基（-OH）的電子云密度比正戊烷中甲基（-CH₃）亞甲基（-CH₂-）的電子云密度大，更易受到?OH的進攻

由于O的電負性比C大，1-丁醇中羥基（-OH）的電子云密度比正戊烷中甲基（-CH₃）亞甲基（-CH₂-）的電子云密度大，更易受到?OH的進攻

。
（4）在Fenton法的基礎上改進的基于硫酸根自由基（SO₄^?-）的氧化技術引起關注。研究發現，一種Mn₃O₄石墨烯納米復合材料對催化活化S₂

O

2

-

8

產生SO₄^?-具有很好的效果。S₂

O

2

-

8

結構為。
①與Fe²⁺/H₂O₂試劑相比，Mn₃O₄-石墨烯/S₂

O

2

-

8

的使用范圍更廣。SO₄^?-在強堿性條件下反應生成?OH，寫出該反應的離子方程式：

SO₄^?-+OH^-=?OH+

SO

2

-

4

SO₄^?-+OH^-=?OH+

SO

2

-

4

。
②一種制取Mn₃O₄一石墨烯納米復合材料的物種轉化關系可表示為（GO表示石墨烯）：
在石墨烯表面制得1molMn₃O₄，理論上需要消耗NaBH₄的物質的量為

3.75

3.75

mol。
③利用該復合材料催化活化S₂

O

2

-

8

并去除廢水中有機污染物的可能反應機理如圖所示。該機理可描述為

S₂

O

2

-

8

得到Mn₃O₄中Mn（Ⅱ）和石墨烯失去的電子，生成SO₄^?-和

SO

2

-

4

；

SO

2

-

4

和Mn₃O₄中的Mn（Ⅲ）反應生成SO₄^?-和Mn（Ⅱ）；水體中的還原性有機污染物被SO₄^?-氧化生成CO₂和H₂O

S₂

O

2

-

8

得到Mn₃O₄中Mn（Ⅱ）和石墨烯失去的電子，生成SO₄^?-和

SO

2

-

4

；

SO

2

-

4

和Mn₃O₄中的Mn（Ⅲ）反應生成SO₄^?-和Mn（Ⅱ）；水體中的還原性有機污染物被SO₄^?-氧化生成CO₂和H₂O