過(guò)氧化氫(H
2O
2)俗稱(chēng)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)?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(1)H
2O
2的電子式為
。
(2)用H
2O
2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)═Cu
2+(aq)+H
2(g)△H=+64kJ/mol
2H
2O
2(1)═2H
2O(l)+O
2(g)△H=-196kJmol
H
2(g)+
O
2(g)═H
2O(l)△H=-286kJ/mol
則在稀硫酸溶液中Cu與H
2O
2反應(yīng)生成Cu
2+和H
2O的熱化學(xué)方程式為:
Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)═Cu2+(aq)+2H2O(l)△H=-320kJ/mol
Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)═Cu2+(aq)+2H2O(l)△H=-320kJ/mol
。
(3)工業(yè)上常用電解硫酸氫銨水溶液的方法制備過(guò)氧化氫,其原理為:首先2NH
4HSO
4(NH
4)
2S
2O
8+H
2↑,然后由(NH
4)
2S
2O
8水解得到H
2O
2和另一產(chǎn)物。則:
①電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為
2SO42--2e-=S2O82-
2SO42--2e-=S2O82-
;
②(NH
4)
2S
2O
8水解時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
(NH4)2S2O8+2H2O=2NH4HSO4+H2O2
(NH4)2S2O8+2H2O=2NH4HSO4+H2O2
。
(4)現(xiàn)甲、乙兩個(gè)化學(xué)小組利用兩套相同裝置,通過(guò)測(cè)定產(chǎn)生相同體積氣體所用時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)探究影響H
2O
2分解速率的因素(僅一個(gè)條件改變)。甲小組有如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。
實(shí)驗(yàn)編號(hào) |
溫度 |
催化劑 |
濃度 |
甲組實(shí)驗(yàn)Ⅰ |
25℃ |
三氧化二鐵 |
10mL 5%H2O2 |
甲組實(shí)驗(yàn)Ⅱ |
25℃ |
二氧化錳 |
10mL 5%H2O2 |
甲、乙兩小組得出如圖數(shù)據(jù)。
①甲小組實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是
H2O2分解時(shí),MnO2比Fe2O3催化效率更高
H2O2分解時(shí),MnO2比Fe2O3催化效率更高
。
②由乙組研究的酸、堿對(duì)H
2O
2分解影響因素的數(shù)據(jù)分析,相同條件下H
2O
2在
堿
堿
(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H
2O
2,其反應(yīng)的離子方程式為
BaO2+2H++SO42-═BaSO4↓+H2O2
BaO2+2H++SO42-═BaSO4↓+H2O2
;支持這一方案的理由是
(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)
(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)
。
③已知過(guò)氧化氫還是一種極弱的二元酸:H
2O
2?H
++HO
2-(K
=2.4×10
-12)。當(dāng)稀H
2O
2溶液在堿性環(huán)境下分解時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)H
2O
2+OH
-?HO
2-+H
2O,該反應(yīng)中,正反應(yīng)速率為V
正=k
正?c(H
2O
2)?c(OH
-),逆反應(yīng)速率為v逆=k
逆?c(H
2O)?c(HO
2-),其中k
正、k
逆為速率常數(shù),則k
正與k
逆的比值為
1.33×104
1.33×104
(保留3位有效數(shù)字)。