Question

14．過氧化氫是實驗室常用的試劑，在醫(yī)療、軍事及工業(yè)上用途也非常廣泛．回答下列問題：
（1）實驗室常用BaO₂與稀硫酸反應(yīng)制取H₂O₂，每生成1molH₂O₂，消耗BaO₂1mol．
（2）用H₂O₂、硼砂（Na₂B₄O₇）及氫氧化鈉可合成過硼酸鈉（NaBO₃•4H₂O），該反應(yīng)的還原劑是Na₂B₄O₇（填化學式）．
（3）已知常溫下，H₂O₂?H⁺+HO₂^-  K_a≈4×10^-12，則1mol•L^-1H₂O₂溶液的pH為5.7（已知lg2=0.3）．
（4）一種直接電解水并通入O₂制取H₂O₂的裝置如圖所示．電解時，陰極的電極反應(yīng)式為O₂+2e^-+2H⁺=H₂O₂，電解過程中陽極周圍溶液的pH減�。ㄌ睢霸龃蟆被颉皽p小”）．
（5）實驗室檢驗H₂O₂時，先加入乙醚，然后加入K₂Cr₂O₇的硫酸溶液，可在上層的乙醚層中產(chǎn)生穩(wěn)定的藍色有機相，4H₂O₂+2H⁺+Cr₂O₇^2-=2CrO₅（藍色）+5H₂O．若不加乙醚，則藍色立刻消失．
①乙醚的作用是穩(wěn)定劑和萃取劑．
②不加乙醚時，藍色迅速消失并生成cr³⁺，該反應(yīng)的離子方程式為2CrO₅+7H₂O₂+6H⁺=2cr³⁺+7O₂↑+10H₂O．
（6）過氧化氫在I^-、Fe³⁺及MnO₂等催化下均能迅速分解，Broughton等提出I^-催化分解H₂O₂的機理如下：
①H₂O₂+I^-=H₂O+IO^-；
②H₂O₂+IO^-=H₂O+I^-+O₂↑．請補充①的離子方程式．

Answer 1

分析 （1）BaO₂與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀和H₂O₂，據(jù)此書寫方程式，根據(jù)方程式計算每生成1molH₂O₂，消耗BaO₂的物質(zhì)的量；
（2）氧化還原反應(yīng)中，元素化合價升高的反應(yīng)物為還原劑，根據(jù)題干信息書寫方程式，根據(jù)方程式中元素的化合價變化分析該反應(yīng)的還原劑；
（3）過氧化氫是弱電解質(zhì)屬于二元弱酸分部電離，以第一步電離為主；根據(jù)Ka求出氫離子的濃度和pH；
（4）電解時，陰極上氧氣得電子，生成過氧化氫，陽極電解水生成的氫氣失去電子生成氫離子；
（5）①在上層的乙醚層中產(chǎn)生穩(wěn)定的藍色有機相，說明乙醚起到萃取的作用；
②CrO₅的Cr元素顯+6價，與過氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成cr³⁺和氧氣，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒書寫方程式；
（6）根據(jù)信息②可知，反應(yīng)①為過氧化氫氧化-1價的碘，生成+1價的碘，同時自身被還原成水，據(jù)此書寫離子方程式．

解答 解：（1）BaO₂與稀硫酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成硫酸鋇沉淀和H₂O₂，反應(yīng)方程式為：BaO₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+H₂O₂，由方程式可知，每生成1molH₂O₂，消耗BaO₂1mol，
故答案為：1；
（2）H₂O₂、硼砂（Na₂B₄O₇）及氫氧化鈉可合成過硼酸鈉（NaBO₃•4H₂O），所以該反應(yīng)的方程式為：4H₂O₂+11H₂O+Na₂B₄O₇+2NaOH=4NaBO₃•4H₂O，該反應(yīng)中：過氧化氫（O從-1→-2），H₂O₂為氧化劑，硼砂（Na₂B₄O₇）（B從+3→+5），Na₂B₄O₇為還原劑，
故答案為：Na₂B₄O₇；
（3）過氧化氫是弱電解質(zhì)，H₂O₂溶液顯酸性屬于二元弱酸分部電離，電離的方程式為：H₂O₂?H⁺+HO₂^- HO₂^-?H⁺+O₂^2-以第一步電離為主，Ka₁=4.0×10^-12，則Ka₁=$\frac{C（{H}^{+}）×C（H{{O}_{2}}^{-}）}{C（{H}_{2}{O}_{2}）}$=$\frac{{C}^{2}（{H}^{+}）}{1mol/L}$=4.0×10^-12，所以c（H⁺）=2×10^-6mol/L，即pH=6-lg2≈5.7，
故答案為：5.7；
（4）直接電解水并通入O₂制取H₂O₂，陰極電極反應(yīng)式為：O₂+2e^-+2H⁺=H₂O₂，陽極電解水生成的氫氣失去電子H₂-2e^-=2H⁺，所以電解過程中陽極周圍溶液的pH減小，
故答案為：O₂+2e^-+2H⁺=H₂O₂；減��；
（5）①檢驗H₂O₂時，先加入乙醚，然后加入K₂Cr₂O₇的硫酸溶液，可在上層的乙醚層中產(chǎn)生穩(wěn)定的藍色有機相，穩(wěn)定的藍色有機相說明乙醚的作用是穩(wěn)定劑，在上層的乙醚層中產(chǎn)生，說明乙醚起萃取劑的作用，
故答案為：萃取劑；
②CrO₅藍色，藍色迅速消失并生成cr³⁺，與過氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)，CrO₅的結(jié)構(gòu)式為，CrO₅存在2個過氧鍵、1個Cr=O鍵，4個O原子顯-1價、1個O原子顯-2價，Cr元素顯+6價，H₂O₂、氧顯-1價，兩者反應(yīng)，生成cr³⁺和氧氣，最小公倍數(shù)為6，所以反應(yīng)方程式為：2CrO₅+7H₂O₂+6H⁺=2cr³⁺+7O₂↑+10H₂O，
故答案為：2CrO₅+7H₂O₂+6H⁺=2cr³⁺+7O₂↑+10H₂O；
（6）I^-催化分解H₂O₂，根據(jù)信息②可知，反應(yīng)①中產(chǎn)生IO^-，為過氧化氫氧化-1價的碘，生成+1價的碘，所以離子反應(yīng)方程式為：H₂O₂+I^-=H₂O+IO^-，
故答案為：H₂O₂+I^-=H₂O+IO^-．

點評 本題綜合考查過氧化氫的有關(guān)知識，為高考常見題型和高頻考點，涉及電解、氧化還原，方程式書寫等，側(cè)重于學生的分析能力的考查，本題注意把握化學基本理論知識，注意相關(guān)知識的積累，難度中等．