Question

【題目】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），

臭氧（O3）可以使?jié)駶櫟牡矸郏�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(chǎn)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（原理如下圖所示）電解稀硫酸制得。

①圖中陰極為_____（填“A”或“B”）。

② 若C處不通入O 2 ，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(shù)

為__________（忽略 O 3 的分解）。

③ 若C處通入O 2，則A極的電極反應式為：____________。

（5）新型O3氧化技術(shù)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（如下圖）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．Δt1＝Δt2時，NO的轉(zhuǎn)化率：a～b段小于b～c段

Answer 1

【答案】H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O KOH O3＋2KI＋H2O＝2KOH＋I2＋O2 A 50% O2＋4H＋＋4e－=2H2O d

【解析】

（1）酸性條件下H2O2氧化氯化亞鐵生成氯化鐵和水；
（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）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(zhì)是氧化劑，氧化劑對應的產(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(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，利用電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計算臭氧的物質(zhì)的量，再根據(jù)體積分數(shù)定義計算得出結(jié)論；
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(zhì)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。

（1）過氧化氫與氯化亞鐵發(fā)生氧化還原反應生成氯化鐵和水，離子方程式為H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O ；

（2）過氧化物與稀硫酸反應制取過氧化氫最合適的過氧化物是過氧化鋇，因為過氧化鋇與稀硫酸反應生成過氧化氫和硫酸鋇沉淀，過濾即可除去硫酸鋇，過氧化鋇的電子式為；

（3）①該反應中的臭氧是氧化劑，KI是還原劑，所以還原產(chǎn)物是臭氧對應的產(chǎn)物，O元素的化合價降低，則還原產(chǎn)物的化學式為KOH；

②臭氧中O元素的化合價是0價，KOH中O元素中化合價是-2價，化合價降低2價，KI中I的化合價是-1價，碘中I的化合價是0價，化合價升高1價，則KI的系數(shù)是2，臭氧的系數(shù)是1，碘的系數(shù)是1，根據(jù)H元素守恒，則水的系數(shù)是1，所以氧氣的系數(shù)是1，則化學方程式為O3＋2KI＋H2O＝2KOH＋I2＋O2

（4）①電解硫酸溶液制取臭氧，B極產(chǎn)生氧氣和臭氧，說明O元素的化合價升高，發(fā)生氧化反應，所以B端是陽極，接電源的正極，則A接電源的負極，作電解池的陰極；

②若C處不通入O2，D處收集到的氣體是氫氣，E處收集到的氣體是臭氧和氧氣，11.2L的氫氣的物質(zhì)的量是0.5mol， 4.48L的氧氣和臭氧的物質(zhì)的量是0.02mol，生成0.5mol氫氣轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1mol，設臭氧的物質(zhì)的量為xmol，則氧氣的物質(zhì)的量是0.02mol-xmol，根據(jù)得失電子守恒，1mol=6xmol+4(0.02mol-xmol),解得x=0.01mol，所以E處收集的氣體中O3所占的體積分數(shù)也即物質(zhì)的量分數(shù)0.01/0.02=50%；

③若C處通入O 2，則A極是氧氣發(fā)生還原反應，電極反應式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O；

（5）該反應反應前后氣體的物質(zhì)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，說明體系溫度升高，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，所以C點未達到平衡狀態(tài)，錯誤；b．反應未達平衡，b點在c點之前，所以反應物濃度：b點大于c點，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，錯誤；d．a～b段反應速率小于b～c段反應速率，根據(jù)v=△c/△t，得△t1=△t2時，b～c段消耗NO更多，故NO的轉(zhuǎn)化率：a～b段小于b～c段，正確，答案選d。