Question

3．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KI的離子反應(yīng)方程式：H₂O₂+2I^-+2H⁺═I₂+2H₂O
（2）Na₂O₂、K₂O₂、以及BaO₂都可與酸作用生成過氧化氫，目前實驗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），
（3）火箭發(fā)射常以液態(tài)肼（N₂H₄）為燃料，液態(tài)過氧化氫為助燃劑．
已知：N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-534kJ mol^-1
H₂O₂（l）=H₂O（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=-98.64kJ mol^-1
H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ mol^-1
則反應(yīng)N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g） 的△H=-643.28kJ•mol^-1
（4）臭氧（O₃）可以使?jié)駶櫟牡矸?碘化鉀試紙變藍，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KOH
②配平后的化學(xué)方程式是2KI+O₃+H₂O=2KOH+I₂+O₂
（5）O₃可由臭氧發(fā)生器（原理如圖所示）電解稀硫酸制得．
①圖中陰極為A（填“A”或“B”）．
②若C處不通入O₂，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50%（忽略O(shè)₃的分解）．
③若C處通入O₂，則A極的電極反應(yīng)式為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）酸性條件下H₂O₂氧化KI生成碘單質(zhì)和水；
（2）根據(jù)題目信息，實驗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）N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g），△H=-534kJ•mol^-1①
H₂O₂（l）=H₂O（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=-98.64kJ mol^-1②
H₂O（l）═H₂O（g），△H=+44kJ•mol^-1③
根據(jù)蓋斯定律，將①+2②+4③計算；
（4）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)中得電子化合價降低的物質(zhì)是氧化劑，氧化劑對應(yīng)的產(chǎn)物是還原產(chǎn)物；
②依據(jù)元素化合價變化結(jié)合電子守恒配平書寫化學(xué)方程式；
（5）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，令臭氧的體積為xL，利用電子轉(zhuǎn)移守恒列放出計算x的值，再根據(jù)體積分?jǐn)?shù)定義計算；
③C處通入O₂，O₂發(fā)生還原反應(yīng)，在酸性條件下生成水．

解答 解：（1）酸性條件下H₂O₂氧化KI生成碘單質(zhì)和水，反應(yīng)的離子方程式為：H₂O₂+2I^-+2H⁺═I₂+2H₂O；
故答案為：H₂O₂+2I^-+2H⁺═I₂+2H₂O；
（2）實驗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，說明生成了硫酸鋇沉淀，所以選用BaO₂，過氧化鋇是離子化合物，電子式為：故答案為：；
（3）N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g），△H=-534kJ•mol^-1①
H₂O₂（l）=H₂O（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=-98.64kJ mol^-1②
H₂O（l）═H₂O（g），△H=+44kJ•mol^-1③
將①+2②+4③可得：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=（-534kJ•mol^-1）+2×（-98.64kJ•mol^-1）+4×（+44kJ•mol^-1）=-643.28 kJ•mol^-1
故答案為：-643.28 kJ•mol^-1；
（4）該反應(yīng)中臭氧得電子化合價降低，所以臭氧是氧化劑；氧化劑對應(yīng)的產(chǎn)物是還原產(chǎn)物，所以氫氧化鉀是還原產(chǎn)物，碘元素化合價-1價變化為0價，氧元素化合價變化為-2價，結(jié)合電子守恒配平書寫化學(xué)方程式為：2KI+O₃+H₂O=2KOH+I₂+O₂；
故答案為：KOH；2KI+O₃+H₂O=2KOH+I₂+O₂；
（5）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，電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-═H₂↑，故答案為：A；
②若C處不通入O₂，實質(zhì)為電解水，D處為氫氣，體積為11.2 L，物質(zhì)的量為0.5mol，E處為氧氣、臭氧，體積共為4.48L，物質(zhì)的量為0.2mol；
令臭氧的體積為xL，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有
0.5×2=x×3×2+（0.2-x）×2×2，解得Z=0.5mol-2×0.2mol=0.1，所以E處收集的氣體中O₃所占的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{0.1mol}{0.2mol}$×100%=50%，
故答案為：50%；
③C處通入O₂，O₂發(fā)生還原反應(yīng)，在酸性條件下生成水，電極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．

點評 本題考查原電池與電解池反應(yīng)原理、反應(yīng)熱的計算、氧化還原反應(yīng)計算、化學(xué)平衡圖象、閱讀題目獲取信息的能力等，難度中等，需要學(xué)生具備運用信息與基礎(chǔ)知識分析問題、解決問題的能力．