Question

【題目】過氧化氫（H2O2）俗稱雙氧水。是一種重要的化工產(chǎn)品，具有漂白、氧化、消毒、殺菌等多種功效，廣泛應(yīng)用于紡織、造紙、化工、電子、輕工、污水處理等工業(yè)。回答下列問題：

(1) H2O2的電子式為_______________。

(2)用H2O2與稀硫酸的混合溶液可溶出印刷電路板金屬粉末中的銅。

已知：Cu(s)+2H+ (aq)==Cu2+(aq) + H2(g) H= +64 kJ/mol

2H2O2(1) ==2H2O(l)+O2(g) H =-196 kJmol

H2(g) + l/2O2(g) ==H2O(l) H =-286 kJ/mol

則在稀硫酸溶液中Cu與H2O2反應(yīng)生成Cu2+和H2O的熱化學(xué)方程式為：__________________。

(3)工業(yè)上常用電解硫酸氫銨水溶液的方法制備過氧化氫，其原理為：首先2NH4HSO4 (NH4)2S2O8+ H2↑，然后由（NH4)2 S2O8水解得到H2O2和另一產(chǎn)物。則：

①電解時陽極的電極反應(yīng)式為___________________；

②(NH4)2 S2O8水解時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ____________________。

(4)現(xiàn)甲、乙兩個化學(xué)小組利用兩套相同裝置，通過測定產(chǎn)生相同體積氣體所用時間長短來探究影響H2O2分解速率的因素（僅一個條件改變）。甲小組有如下實驗設(shè)計方案。

實驗編號	溫度	催化劑	濃度
甲組實驗I	25℃	三氧化二鐵	10mL 5% H2O2
甲組實驗II	25℃	二氧化錳	10 mL 5% H2O2

甲、乙兩小組得出如下圖數(shù)據(jù)。

①甲小組實驗得出的結(jié)論是______________________。

②由乙組研究的酸、堿對H2O2分解影響因素的數(shù)據(jù)分析，相同條件下H2O2在________（填“酸”或“堿”）性環(huán)境下放出氣體速率較快；由此，乙組提出可以用BaO2固體與硫酸溶液反應(yīng)制H2O2，其反應(yīng)的離子方程式為_______________；支持這一方案的理由是_______________________。

③已知過氧化氫還是一種極弱的二元酸：H2O2H++HO2-（Ka1=2.4×10-12）。當(dāng)稀H2O2溶液在堿性環(huán)境下分解時會發(fā)生反應(yīng)H2O2+OH-HO2-+H2O，該反應(yīng)中，正反應(yīng)速率為V正=k正c(H2O2) c(OH- ),逆反應(yīng)速率為v逆=k逆c(H2O) c(HO2-)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則k正與k逆的比值為_________(保留3位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】 Cu(s)+H2O2(1)+2H- (aq)═Cu2-(aq)+2H2O(l) H=-320 kJ/mol 2HSO4--2e-═S2O82-+2H-或 2SO42--2e-═S2O82- (NH4)2S2O6+2H2O═2NH4HSO4+H2O2 H2O2分解時，MnO2比Fe2O3催化效率更高 堿 BaO2+2H-+SO42-═BaSO4+H2O2 （BaSO4的生成有利于平衡右移即有利于H2O2的生成）酸性環(huán)境有利于H2O2的存在（等其他合理原因） 1.33×104

【解析】(1) H2O2的電子式為；

（2）①Cu（s）+2H+（aq）=Cu2+（aq）+H2（g）△H1=+64kJ/mol

②2H2O2（l）=2H2O（l）+O2（g）△H2=-196kJ/mol

③H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H3=-286kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律①+×②+③得到：Cu（s）+H2O2（l）+2H+（aq）=Cu2+（aq）+2H2O（l）△H=△H1+×△H2+△H3=-320kJ/mol；(3)然后由（NH4)2 S2O8水解得到H2O2和另一產(chǎn)物。則：①根據(jù)總反應(yīng)式2NH4HSO4 (NH4)2S2O8+ H2↑可知，電解時陽極HSO4-失電子產(chǎn)生S2O82-，其電極反應(yīng)式為：2HSO4--2e-═S2O82-+2H-或 2SO42--2e-═S2O82-；②(NH4)2S2O8水解生成NH4HSO4，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：(NH4)2S2O6+2H2O═2NH4HSO4+H2O2；（4）①甲組實驗Ⅱ比Ⅰ所用的過氧化氫的濃度大，根據(jù)圖像判斷Ⅱ反應(yīng)速度要快于Ⅰ。所以Ⅰ以得出結(jié)論：濃度越大，H2O2分解速率越快；②根據(jù)乙組的圖像可知：相同條件下，H2O2在堿性環(huán)境下放出氣體速率較快；根據(jù)題意可知：反應(yīng)物為Ba02固體與硫酸溶液，生成物H202。根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知所以另一種生成物為鋇和硫酸根形成的硫酸鋇，化學(xué)反應(yīng)方程式為BaO2 +H2SO4= BaSO4 ↓+H2O2；該方案反應(yīng)物中有硫酸銅，可形成酸性反應(yīng)環(huán)境，結(jié)合過氧化氫在酸性環(huán)境下分解較慢這一事實可判斷該方案成立；③根據(jù)反應(yīng)H2O2H++HO2-，有Ka1==2.4×10-12，反應(yīng)達(dá)平衡時，V正=v逆，V正=k正c(H2O2) c(OH- ),逆反應(yīng)速率為v逆=k逆c(H2O) c(HO2-)= k正c(H2O2) c(OH- )，則=====2.4×102。