Question

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方程式：

 

（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）臭氧（O₃）可以使?jié)駶櫟牡矸?碘化鉀試紙變藍，反應的化學方程式為：KI+O₃+H₂O→KOH+I₂+O₂（未配平 ）回答問題：①還原產物的化學式為

 

②配平后的化學方程式是

 

（4）O₃可由臭氧發(fā)生器（原理如圖1所示）電解稀硫酸制得．
①圖1中陰極為

 

（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（標準狀況下），則E處收集的氣體中O₃所占的體積分數為

 

（忽略O₃的分解）．
③若C處通入O₂，則A極的電極反應式為：

 

．
（5）新型O₃氧化技術對燃煤煙氣中的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，正反應速率隨時間變化的示意圖（如圖2）所示．由圖可得出的正確說法是

 

a．反應在c點達到平衡狀態(tài)
b．反應物濃度：b點小于c點
c．反應物的總能量低于生成物的總能量
d．△t₁=△t₂時，NO的轉化率：a～b段小于b～c段．

Answer 1

考點：過氧化氫,化學平衡建立的過程,電解原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）酸性條件下H₂O₂氧化氯化亞鐵生成氯化鐵和水；
（2）根據題目信息，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）①反應中碘化鉀是還原劑，臭氧作氧化劑得電子發(fā)生還原反應，反應中得電子化合價降低的物質是氧化劑，氧化劑對應的產物是還原產物；
②依據元素化合價變化結合電子守恒配平書寫化學方程式；
（4）①由圖可知，B極生成O₂、O₃，B極反應氧化反應，電解池陽極發(fā)生氧化反應，故A為陰極；
②若C處不通入O₂，實質為電解水，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，利用電子轉移守恒列放出計算x的值，再根據體積分數定義計算；
③C處通入O₂，O₂發(fā)生還原反應，在酸性條件下生成水；
（5）該反應反應前后氣體的物質的量不變，容器體積不變，故體系壓強恒定．絕熱恒容密閉容器，體系溫度隨反應進行變化，隨反應進行反應物的濃度降低，由圖可知，c點以前正反應速率增大，說明正反應為放熱反應，c點以后反應正反應速率降低，應是濃度影響比溫度影響更大．圖為正反應速率隨時間變化，說明反應未到達平衡．

解答： 解：（1）酸性條件下H₂O₂氧化氯化亞鐵生成氯化鐵和水，反應的離子方程式為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+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）該反應中臭氧得電子化合價降低，所以臭氧是氧化劑；氧化劑對應的產物是還原產物，所以氫氧化鉀是還原產物，碘元素化合價-1價變化為0價，氧元素化合價變化為-2價，結合電子守恒配平書寫化學方程式為：2KI+O₃+H₂O=2KOH+I₂+O₂；
故答案為：KOH；2KI+O₃+H₂O=2KOH+I₂+O₂；
（4）①由圖可知，B極生成O₂、O₃，B極反應氧化反應，電解池陽極發(fā)生氧化反應，故A為陰極，電極反應為2H⁺+2e^-═H₂↑，故答案為：A；
②若C處不通入O₂，實質為電解水，D處為氫氣，體積為11.2 L，物質的量為0.5mol，E處為氧氣、臭氧，體積共為4.48L，物質的量為0.2mol；
令臭氧的體積為xL，根據電子轉移守恒有
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所占的體積分數為

0.1mol

0.2mol

×100%=50%，
故答案為：50%；
③C處通入O₂，O₂發(fā)生還原反應，在酸性條件下生成水，電極反應式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
（5）該反應反應前后氣體的物質的量不變，容器體積不變，故體系壓強恒定．絕熱恒容密閉容器，體系溫度隨反應進行變化，隨反應進行反應物的濃度降低，由圖可知，c點以前正反應速率增大，說明正反應為放熱反應，c點以后反應正反應速率降低，應是濃度影響比溫度影響更大．圖為正反應速率隨時間變化，說明反應未到達平衡．
a．反應在c點前，溫度對速率影響大，c點以后濃度減小對速率影響大，C點未達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．反應為達平衡，b點在c點之前，濃度反應物濃度：b點大于c點，故b錯誤；
c．該反應為放熱反應，反應物的總能量高于生成物的總能量，故c錯誤；
d．a～b段反應速率小于b～c段反應速率，△t₁=△t₂時，b～c段反應的NO更多，故NO的轉化率：a～b段小于b～c段，故d正確．
故選：d．

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