Question

【題目】過氧化氫和臭氧是用途很廣的氧化劑。試回答下列問題：

（1）過氧化氫是一種綠色氧化劑，寫出在酸性條件下H2O2氧化氯化亞鐵的離子反應(yīng)方程式：____________________________________

（2）Na2O2、K2O2、 以及BaO2都可與酸作用生成過氧化氫，目前實(shí)驗(yàn)室制取過氧化氫可通過上述某種過氧化物與適量稀硫酸作用，過濾即可制得。最適合的過氧化物是____________（寫電子式），

臭氧（O3）可以使?jié)駶櫟牡矸郏�碘化鉀試紙變藍(lán)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

KI＋O3＋H2O→KOH＋I2＋O2（未配平 ） 回答問題：

① 還原產(chǎn)物的化學(xué)式為_____________

② 配平后的化學(xué)方程式是________________________________

（4）O3 可由臭氧發(fā)生器（原理如下圖所示）電解稀硫酸制得。

①圖中陰極為_____（填“A”或“B”）。

② 若C處不通入O 2 ，D、E處分別收集到11．2L和有4．48L

氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）， 則E處收集的氣體中O3所占的體積分?jǐn)?shù)

為__________（忽略 O 3 的分解）。

③ 若C處通入O 2，則A極的電極反應(yīng)式為：____________。

（5）新型O3氧化技術(shù)對(duì)燃煤煙氣中的NOx和SO2脫除效果顯著，鍋爐煙氣中的NOx 95％以上是以NO形式存在的，可發(fā)生反應(yīng)NO（g）+ O3（g）NO2（g）+ O2 （g）。在一定條件下，將NO和O3通入絕熱恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng) ，正反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的示意圖（如下圖）所示。由圖可得出的正確說法是___________

a．反應(yīng)在c點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)

b．反應(yīng)物濃度：b點(diǎn)小于c點(diǎn)

c．反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量

d．Δt1＝Δt2時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率：a～b段小于b～c段

Answer 1

【答案】H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O KOH O3＋2KI＋H2O＝2KOH＋I2＋O2 A 50% O2＋4H＋＋4e－=2H2O d

【解析】

（1）酸性條件下H2O2氧化氯化亞鐵生成氯化鐵和水；
（2）根據(jù)題目信息，實(shí)驗(yàn)室通過上述某種過氧化物與適量稀硫酸作用，過濾后即可制得較純凈的H2O2溶液，說明生成了沉淀；
（3）①反應(yīng)中碘化鉀是還原劑，臭氧作氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)中得電子化合價(jià)降低的物質(zhì)是氧化劑，氧化劑對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物是還原產(chǎn)物；
②依據(jù)元素化合價(jià)變化結(jié)合電子守恒配平書寫化學(xué)方程式；
（4）①由圖可知，B極生成O2、O3，B極反應(yīng)氧化反應(yīng)，電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，故A為陰極；
②若C處不通入O2，實(shí)質(zhì)為電解水，D處為氫氣，體積為11.2L，E處為氧氣、臭氧，體積共為4.48L，利用電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計(jì)算臭氧的物質(zhì)的量，再根據(jù)體積分?jǐn)?shù)定義計(jì)算得出結(jié)論；
③C處通入O2，O2發(fā)生還原反應(yīng)，在酸性條件下生成水；
（5）該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，容器體積不變，故體系壓強(qiáng)恒定．絕熱恒容密閉容器，體系溫度隨反應(yīng)進(jìn)行變化，隨反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)物的濃度降低，由圖可知，c點(diǎn)以前正反應(yīng)速率增大，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，c點(diǎn)以后反應(yīng)正反應(yīng)速率降低，應(yīng)是濃度影響比溫度影響更大．圖為正反應(yīng)速率隨時(shí)間變化，說明反應(yīng)未到達(dá)平衡。

（1）過氧化氫與氯化亞鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化鐵和水，離子方程式為H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O ；

（2）過氧化物與稀硫酸反應(yīng)制取過氧化氫最合適的過氧化物是過氧化鋇，因?yàn)檫^氧化鋇與稀硫酸反應(yīng)生成過氧化氫和硫酸鋇沉淀，過濾即可除去硫酸鋇，過氧化鋇的電子式為；

（3）①該反應(yīng)中的臭氧是氧化劑，KI是還原劑，所以還原產(chǎn)物是臭氧對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物，O元素的化合價(jià)降低，則還原產(chǎn)物的化學(xué)式為KOH；

②臭氧中O元素的化合價(jià)是0價(jià)，KOH中O元素中化合價(jià)是-2價(jià)，化合價(jià)降低2價(jià)，KI中I的化合價(jià)是-1價(jià)，碘中I的化合價(jià)是0價(jià)，化合價(jià)升高1價(jià)，則KI的系數(shù)是2，臭氧的系數(shù)是1，碘的系數(shù)是1，根據(jù)H元素守恒，則水的系數(shù)是1，所以氧氣的系數(shù)是1，則化學(xué)方程式為O3＋2KI＋H2O＝2KOH＋I2＋O2

（4）①電解硫酸溶液制取臭氧，B極產(chǎn)生氧氣和臭氧，說明O元素的化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以B端是陽極，接電源的正極，則A接電源的負(fù)極，作電解池的陰極；

②若C處不通入O2，D處收集到的氣體是氫氣，E處收集到的氣體是臭氧和氧氣，11.2L的氫氣的物質(zhì)的量是0.5mol， 4.48L的氧氣和臭氧的物質(zhì)的量是0.02mol，生成0.5mol氫氣轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1mol，設(shè)臭氧的物質(zhì)的量為xmol，則氧氣的物質(zhì)的量是0.02mol-xmol，根據(jù)得失電子守恒，1mol=6xmol+4(0.02mol-xmol),解得x=0.01mol，所以E處收集的氣體中O3所占的體積分?jǐn)?shù)也即物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)0.01/0.02=50%；

③若C處通入O 2，則A極是氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O；

（5）該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，容器體積不變，故體系壓強(qiáng)恒定．絕熱恒容密閉容器，體系溫度隨反應(yīng)進(jìn)行變化，隨反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)物的濃度降低，由圖可知，c點(diǎn)以前正反應(yīng)速率增大，說明體系溫度升高，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，c點(diǎn)以后反應(yīng)正反應(yīng)速率降低，應(yīng)是濃度影響比溫度影響更大．圖為正反應(yīng)速率隨時(shí)間變化，說明反應(yīng)未到達(dá)平衡。

a．反應(yīng)在c點(diǎn)前，溫度對(duì)速率影響大，c點(diǎn)以后濃度減小對(duì)速率影響大，所以C點(diǎn)未達(dá)到平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；b．反應(yīng)未達(dá)平衡，b點(diǎn)在c點(diǎn)之前，所以反應(yīng)物濃度：b點(diǎn)大于c點(diǎn)，錯(cuò)誤；c．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，錯(cuò)誤；d．a～b段反應(yīng)速率小于b～c段反應(yīng)速率，根據(jù)v=△c/△t，得△t1=△t2時(shí)，b～c段消耗NO更多，故NO的轉(zhuǎn)化率：a～b段小于b～c段，正確，答案選d。