Question

12．過(guò)氧化氫和臭氧是用途很廣的氧化劑．試回答下列問(wèn)題：
（1）過(guò)氧化氫是一種綠色氧化劑，寫(xiě)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(guò)氧化氫，目前實(shí)驗(yàn)室制取過(guò)氧化氫可通過(guò)上述某種過(guò)氧化物與適量稀硫酸作用，過(guò)濾即可制得．最適合的過(guò)氧化物是（寫(xiě)電子式）．
（3）．已知3.6g碳在6.4g氧氣中燃燒，至反應(yīng)物耗盡，測(cè)得放出熱量a kJ．又知道12.0g碳完全燃燒，放出熱量為b kJ．則熱化學(xué)方程式C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=w，w等于-（5a-0.5b）
臭氧（O₃）可以使?jié)駶?rùn)的淀粉-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(wèn)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．
（4）O₃可由臭氧發(fā)生器（原理如圖8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(shí)驗(yàn)室通過(guò)上述某種過(guò)氧化物與適量稀硫酸作用，過(guò)濾后即可制得較純凈的H₂O₂溶液，說(shuō)明生成了沉淀；
（3）碳在氧氣中燃燒，氧氣不足發(fā)生反應(yīng)2C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO，氧氣足量發(fā)生反應(yīng)C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂；3.6g碳的物質(zhì)的量為0.3mol，6.4g的氧氣的物質(zhì)的量為0.2mol，n（C）：n（O₂）=3：2，介于2：1與1：1之間，所以上述反應(yīng)都發(fā)生；令生成的CO為xmol，CO₂為ymol，根據(jù)碳元素與氧元素守恒列方程計(jì)算x、y的值，計(jì)算生成ymol二氧化碳的熱量，放出的總熱量減去生成二氧化碳放出的熱量為生成xmolCO放出的熱量，據(jù)此計(jì)算1molC與O₂反應(yīng)生成CO的反應(yīng)熱△H；
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(shū)寫(xiě)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(yáng)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，令臭氧的體積為xL，利用電子轉(zhuǎn)移守恒列放出計(jì)算x的值，再根據(jù)體積分?jǐn)?shù)定義計(jì)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(shí)驗(yàn)室通過(guò)上述某種過(guò)氧化物與適量稀硫酸作用，過(guò)濾后即可制得較純凈的H₂O₂溶液，說(shuō)明生成了硫酸鋇沉淀，所以選用BaO₂，過(guò)氧化鋇是離子化合物，電子式為：故答案為：；
（3）碳在氧氣中燃燒，氧氣不足發(fā)生反應(yīng)2C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO，氧氣足量發(fā)生反應(yīng)C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂．
3.6g碳的物質(zhì)的量為$\frac{3.6g}{12g/mol}$=0.3mol，6.4g的氧氣的物質(zhì)的量為$\frac{6.4g}{32g/mol}$=0.2mol，n（C）：n（O₂）=3：2，
介于2：1與1：1之間，所以上述反應(yīng)都發(fā)生．令生成的CO為xmol，CO₂為ymol，
根據(jù)碳元素守恒有x+y=0.3，根據(jù)氧元素守恒有x+2y=0.2×2，聯(lián)立方程，解得x=0.2，y=0.1．
12.0g碳完全燃燒，放出熱量為b kJ，所以生成0.1mol二氧化碳放出的熱量為0.1mol×bkJ/mol=0.1bkJ，
所以生成0.2molCO放出的熱量為akJ-0.1bkJ．由于碳燃燒為放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)熱△H的符號(hào)為“-”，
故C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=w，w=-$\frac{akJ-0.1bkJ}{0.2mol}$=-（5a-0.5b）kJ/mol，
該反應(yīng)中臭氧得電子化合價(jià)降低，所以臭氧是氧化劑；氧化劑對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物是還原產(chǎn)物，所以氫氧化鉀是還原產(chǎn)物，碘元素化合價(jià)-1價(jià)變化為0價(jià)，氧元素化合價(jià)變化為-2價(jià)，結(jié)合電子守恒配平書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式為：2KI+O₃+H₂O=2KOH+I₂+O₂；
故答案為：-（5a-0.5b）；①KOH；②2KI+O₃+H₂O=2KOH+I₂+O₂；
（4）①由圖可知，B極生成O₂、O₃，B極反應(yīng)氧化反應(yīng)，電解池陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，故A為陰極，電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-═H₂↑，故答案為：A；
②若C處不通入O₂，實(shí)質(zhì)為電解水，D處為氫氣，體積為11.2 L，物質(zhì)的量為0.5mol，E處為氧氣、臭氧，體積共為4.48L，物質(zhì)的量為0.2mol；
令臭氧的體積為xL，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有
0.5×2=x×3×2+（0.2-x）×2×2，解得Z=0.5mol-2×0.2mol=0.1，所以E處收集的氣體中O₃所占的體積分?jǐn)?shù)為$\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(diǎn)評(píng) 本題考查原電池與電解池反應(yīng)原理、反應(yīng)熱的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)計(jì)算、閱讀題目獲取信息的能力等，難度中等，需要學(xué)生具備運(yùn)用信息與基礎(chǔ)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力．