Question

I、H₂O₂是在醫(yī)療、化工方面應(yīng)用廣泛的化學(xué)試劑．
（1）Na₂O₂、CaO₂以及BaO₂都可與酸作用生成過氧化氫，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，則應(yīng)選擇的過氧化物是

 

；
（2）實驗室可用H₂O₂與次氯酸鈉反應(yīng)制氧氣，其中還原劑是

 

，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

，生成0.5mol氧氣，轉(zhuǎn)移電子

 

mol；
（3）用酸性高錳酸鉀溶液滴定法可測定雙氧水中H₂O₂的含量：
H₂O₂+KMnO₄+H₂SO₄→MnSO₄+K₂SO₄+O₂↑+H₂O，若滴定中消耗0.50mol/L的高錳酸鉀溶液40.00ml，則此雙氧水溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量為

 

 g．
II．圖1為某電化學(xué)裝置，請按要求填空：
（1）若電極C為石墨棒，電極D為Cu片，電解質(zhì)溶液為CuSO₄溶液，閉合開關(guān)A，則電極D上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：

 

，總反應(yīng)化學(xué)方程式為：

 

，加

 

或

 

物質(zhì)能使溶液恢復(fù)原狀態(tài)．
（2）若電極C為鐵釘，電極D為石墨棒，電解質(zhì)溶液為NaCl溶液，閉合開關(guān)B，有電流產(chǎn)生，則電極D上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：

 

，總反應(yīng)化學(xué)方程式為：

 

（3）若電極C、電極D均為Pt電極，電解質(zhì)溶液為100g9.55%的K₂SO₄溶液，閉合開關(guān)A，經(jīng)過一段時間后，測得K₂SO₄濃度變?yōu)?0.00%，則兩電極總共產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

 

L

III．CO₂和SO₂的處理是許多科學(xué)家都在著力研究的重點．有學(xué)者想以圖2所示裝置用燃料電池原理將CO₂、SO₂轉(zhuǎn)化為重要的化工原料．
（1）若A為CO₂，B為H₂，C為CH₃OH，電池總反應(yīng)式為CO₂+3H₂=CH₃OH+H₂O，則正極反應(yīng)式為

 

．
（2）若A為SO₂，B為O₂，C為H₂SO₄，則負(fù)極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點：過氧化氫,氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目計算,氧化還原反應(yīng),原電池和電解池的工作原理,化學(xué)電源新型電池,鈉的重要化合物

專題：電化學(xué)專題,元素及其化合物

分析：Ⅰ、（1）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；
（2）根據(jù)H₂O₂具有兩性，氧化性、還原性都可以的，但過氧化氫與次氯酸鈉的反應(yīng)中因為ClO^-中的氯元素的化合價為+1價，次氯酸根具有氧化性，則H₂O₂具有還原性；根據(jù)化合價變化確定電子的轉(zhuǎn)移電子；
（3）酸性高錳酸鉀溶液與H₂O₂反應(yīng)，H₂O₂是還原劑被氧化，-2價氧元素的化合價全部升高，根據(jù)電子守恒配平方程式并進行相應(yīng)計算；
Ⅱ、（1）若電極C為石墨棒，電極D為Cu片，電解質(zhì)溶液為CuSO₄溶液，閉合開關(guān)A為電解池，C為陽極，溶液中氫氧根離子失電子生成氧氣，D為陰極，溶液中銅離子得到電子生成銅，實質(zhì)是電解硫酸銅溶液，可以依據(jù)出什么加什么的原則加入物質(zhì)和硫酸反應(yīng)恢復(fù)原來濃度；
（2）若電極C為鐵釘，電極D為石墨棒，電解質(zhì)溶液為NaCl溶液，閉合開關(guān)B，為原電池裝置，C電極為負(fù)極，鐵失電子生成亞鐵離子，D電極為正極，溶液中氧氣得到電子生成氫氧根離子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移，有電流產(chǎn)生；
（3）若電極C、電極D均為Pt電極，電解質(zhì)溶液為100g9.55%的K₂SO₄溶液，閉合開關(guān)A為電解池，依據(jù)電解原理分析可知電解的是水，結(jié)合溶質(zhì)不變列式計算；
Ⅲ、（1）正極上是二氧化碳得電子發(fā)生還原反應(yīng)，在氫離子參與下生成甲醇與水；
（2）根據(jù)總反應(yīng)：SO₂+O₂+H₂O=H₂SO₄可知，負(fù)極是二氧化硫失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸．

解答： 解：（1）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，
故答案為：BaO₂；
（2）H₂O₂具有兩性，氧化性、還原性都可以的，但過氧化氫與次氯酸鈉的反應(yīng)中因為ClO^-中的氯元素的化合價為+1價，次氯酸根具有氧化性，則H₂O₂具有還原性，反應(yīng)的方程式為：H₂O₂+NaClO═H₂O+NaCl+O₂，生成一個氧氣失去2個電子，所以生成0.5mol氧氣，轉(zhuǎn)移電子1mol，
故答案為：H₂O₂；H₂O₂+NaClO═H₂O+NaCl+O₂；1；
（3）酸性高錳酸鉀溶液與H₂O₂反應(yīng)，H₂O₂是還原劑被氧化，-2價氧元素的化合價全部升高；而②中-2價氧元素的化合價沒有全部發(fā)生變化，根據(jù)電子守恒，配平后的化學(xué)反應(yīng)方程式為：5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄→2MnSO₄+K₂SO₄+5O₂↑+8H₂O，5H₂O₂～2KMnO₄，消耗0.50mol/L的高錳酸鉀溶液40.00ml，則雙氧水的物質(zhì)的量是：

0.5×0.04mol×5

2

=0.05mol，質(zhì)量是0.05mol×34g/mol=1.7g，
故答案為：1.7；
Ⅱ、（1）若電極C為石墨棒，電極D為Cu片，電解質(zhì)溶液為CuSO₄溶液，閉合開關(guān)A為電解池，C為陽極，溶液中氫氧根離子失電子生成氧氣，D為陰極，溶液中銅離子得到電子生成銅，電極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-=Cu，實質(zhì)是電解硫酸銅溶液，電池反應(yīng)為：2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，可以依據(jù)出什么加什么的原則加入物質(zhì)和硫酸反應(yīng)恢復(fù)原來濃度，電解后加入CuO、CuCO₃可以恢復(fù)溶液濃度；
故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；CuO；CuCO₃；
（2）若電極C為鐵釘，電極D為石墨棒，電解質(zhì)溶液為NaCl溶液，閉合開關(guān)B，為原電池裝置，C電極為負(fù)極，鐵失電子生成亞鐵離子，D電極為正極，溶液中氧氣得到電子生成氫氧根離子，電極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移，有電流產(chǎn)生，電池反應(yīng)為2Fe+O₂+2H₂O=2Fe（OH）₃；
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；2Fe+O₂+2H₂O=2Fe（OH）₃；
（3）若電極C、電極D均為Pt電極，電解質(zhì)溶液為100g9.55%的K₂SO₄溶液，閉合開關(guān)A為電解池，依據(jù)電解原理分析可知電解的是水，結(jié)合溶質(zhì)不變列式計算被電解的水的質(zhì)量為x，100g×9.55%=（100-x）g×10.00%，x=4.5g，電解水的物質(zhì)的量=

4.5g

18g/mol

=0.25mol，2H₂O=2H₂↑+O₂↑，計算得到兩極生成氣體共0.375mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積=0.375mol×22.4L/mol=8.4L；
故答案為：8.4；
Ⅲ、（1）若A為CO₂，B為H₂，C為CH₃OH，電池總反應(yīng)式為CO₂+3H₂=CH₃OH+H₂O，正極上是二氧化碳得電子發(fā)生還原反應(yīng)，在氫離子參與下生成甲醇與水，電極反應(yīng)式為CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O，故答案為：CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O；
（2）若A為SO₂，B為O₂，C為H₂SO₄，反應(yīng)為SO₂+O₂+H₂O=H₂SO₄，則負(fù)極反應(yīng)式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺．

點評：本題主要考查了過氧化氫的制備與性質(zhì)，電解原理、原電池原理分析計算，需要注意的是H₂O₂具有氧化性、還原性，遇到氧化劑時作還原劑，氧化產(chǎn)物為氧氣；遇到還原時作氧化劑，還原產(chǎn)物為水，電極名稱和電極反應(yīng)書寫式解題關(guān)鍵，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．