Question

某些金屬及金屬氧化物對H₂O₂的分解反應具有催化作用，請回答下列問題：
（1）已知：2H₂O₂（aq）=2H₂O（l）+O₂（g）的△H＜0，則該反應的逆反應能否自發(fā)進行？

 

（填“能”或“不能”），判斷依據(jù)是

 

．
（2）某同學選用Ag、Pt、Cu、TiO₂作為催化劑，在25℃時，保持其它實驗條件相同，測得生成的O₂體積（V）．V與分解時間（t）的關系如圖所示
（O₂的體積已折算成標準狀況），則：
①在不同催化劑存在下，H₂O₂分解反應的活化能大小順序是 E_a

 

＞E_a

 

＞E_a

 

＞E_a

 

（括號內(nèi)填寫催化劑的化學式）．
②金屬Pt催化下，H₂O₂分解的反應速率v（O₂）=

 

mol?s^-1．
（3）為研究溫度對H₂O₂分解速率的影響（不加催化劑），可將一定濃度和體積的H₂O₂置于密閉容器中，在某溫度下，經(jīng)過一定的時間t，測定生成O₂的體積V．然后保持其它初始條件不變，改變溫度T，重復上述實驗．獲得V（O₂）～T關系曲線．下列趨勢圖最可能符合實測V（O₂）～T關系曲線的是

 

，原因是

 

．

（4）以Pt為電極電解H₂O₂也可產(chǎn)生氧氣，寫出H₂O₂水溶液電解過程中的電極反應式（已知：H₂O₂的氧化性及還原性均比H₂O強）：陰極

 

；陽極

 

．

Answer 1

考點：反應熱和焓變,催化劑的作用,電解原理,探究溫度、壓強對化學反應速率的影響

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）反應的自發(fā)性是由熵變和焓變共同決定，若△H＜0，△S＞0，則一定能自發(fā)進行，若△H＞0，△S＜0，則一定不能自發(fā)進行，若△H＜0，△S＜0或△H＞0，△S＞0，是否自發(fā)和溫度有關；
（2）活化能越小，反應越容易進行，反應速率越快，根據(jù)速率大小來確定活化能的大��；從圖象可看出，400s時，Pt催化分解生成氧氣8mL，物質(zhì)的量為：

0.008L

22.4L/mol

=3.57×10^-4mol，根據(jù)要求計算速率；
（3）根據(jù)溫度對反應速率的影響考慮；
（4）電解總反應式為：2H₂O₂

電解  .

2H₂O+O₂↑，分析化合價變化，可知陽極過氧化氫失電子生成氧氣，陰極過氧化氫得電子生成水，據(jù)此寫電極反應式．

解答： 解：（1）2H₂O₂（aq）=2H₂O（l）+O₂（g）的△H＜0，△S＞0，則一定能自發(fā)進行，而逆反應的△H＞0，△S＜0，則一定不能自發(fā)進行；
故答案為：不能； 逆反應的△H＞0，△S＜0，因此在任何溫度下都不能自發(fā)進行；
（2）①從圖示看出，反應速率由快到慢的順序為：Ag、Pt、Cu、TiO₂，活化能越小，反應越容易進行，反應速率越快，故活化能由大到小順序為：E_a（TiO₂）＞E_a（Cu）＞E_a（Pt）＞E_a（Ag）；
故答案為：E_a（TiO₂）＞E_a（Cu）＞E_a（Pt）＞E_a（Ag）；
②從圖象可看出，400s時，Pt催化分解生成氧氣8mL，物質(zhì)的量為：

0.008L

22.4L/mol

=3.57×10^-4mol，則1s分解氧氣：

3.57×10-4mol

400s

=8.9×10^-7mol/s；
故答案為：8.9×10^-7；
（3）因該反應是不可逆反應，不考慮溫度對平衡移動的影響．溫度升高反應速率加快，因而經(jīng)過相同反應時間后測得的O₂體積隨溫度升高而增大，故C圖象符合；
故答案為：C；因該反應是不可逆反應，不考慮溫度對平衡移動的影響．溫度升高反應速率加快，因而經(jīng)過相同反應時間后測得的O₂體積隨溫度升高而增大；
（4）電解總反應式為：2H₂O₂

電解  .

2H₂O+O₂↑，分析化合價變化，可知陽極過氧化氫失電子生成氧氣，反應式為：H₂O₂-2e^-=O₂↑+2H⁺，陰極過氧化氫得電子生成水，反應式為：H₂O₂+2H⁺+2e^-=2H₂O，
故答案為：H₂O₂+2H⁺+2e^-=2H₂O； H₂O₂-2e^-=O₂↑+2H⁺．

點評：本題考查了化學反應的方向性、影響反應速率的因素及速率的計算、電解原理等，中等難度．注意本題中反應速率不是濃度變化與時間之比，而是物質(zhì)的量變化與時間之比，要根據(jù)題給信息作相應的調(diào)整．