Question

10．纯过氧化氢是淡蓝色的黏稠液体，可任意比例与水混合，是一种强氧化剂，水溶液俗称双氧水，为无色透明液体．其水溶液适用于医用伤口消毒及环境消毒和食品消毒．
（1）请写出H₂O₂的电子式．
（2）往硫酸中加入一定浓度的双氧水可将溶解铜，写出该反应的离子方程式Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O．
（3）Fe³⁺催化H₂O₂分解的机理可分两步反应进行，第一步反应为：2Fe³⁺+H₂O₂═2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺，请完成第二步反应的离子方程式：□Fe²⁺+□H₂O₂+□2H⁺═□2 Fe³⁺，+□2H₂O
（4）如图是一种用电解原理来制备过氧化氢并用产生的H₂O₂处理废氨水的装置
①为了不影响H₂O₂的产量，需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5，则所得废氨水溶液中c（NH₄⁺）＜c（NO₃^-）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②Ir-Ru惰性电极有吸附O₂作用，该电极上的反应为O₂+2H⁺+2e^-═H₂O₂．
③理论上电路中每转移3mol电子，最多可以处理NH₃•H₂O的物质的量为1mol．

Answer 1

分析 （1）双氧水中两个氢原子分别与两个氧原子通过共用一对电子结合，两个氧原子之间通过共用1对电子结合；
（2）铜和硫酸在双氧水的作用下发生反应生成硫酸铜和水；
（3）总反应为2H₂O₂═2H₂O+O₂↑，第一步反应为2Fe³⁺+H₂O₂═2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺，则总反应减去第一步反应为第二步反应的方程式；
（4）①根据溶液呈电中性，溶液中阳离子所带的正电荷总数等于溶液中阴离子所带的负电荷总数进行解答；
②在该电解池中，Ir-Ru惰性电极有吸附O₂作用为氧气得电子发生还原反应，在酸性条件下生成过氧化氢；
③根据4NH₃+3O₂?2N₂+6H₂O，每转移12mol电子，处理4mol氨气，据此分析解答．

解答 解：（1）双氧水为共价化合物，分子中存在两个氧氢键和一个O-O键，双氧水的电子式为：，故答案为：；  
（2）铜和硫酸在双氧水的作用下发生反应生成硫酸铜和水，即Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O，
故答案为：Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O；
（3）总反应为2H₂O₂═2H₂O+O₂↑，第一步反应为2Fe³⁺+H₂O₂═2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺，则总反应减去第一步反应为第二步反应2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2，1，2H⁺，2 Fe³⁺，2H₂O；
 （4）①向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5，根据溶液呈电中性，溶液中c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（NO₃^-）+c（OH^-），pH约为5呈酸性，c（H⁺）＞c（OH^-），所以c（NH₄⁺）＜c（NO₃^-），故答案为：＜；
②利用电解法制H₂O₂，在该电解池中，Ir-Ru惰性电极有吸附O₂作用为氧气得电子发生还原反应，O₂+2H⁺+2e^-═H₂O₂，故答案为：O₂+2H⁺+2e^-═H₂O₂；
③4NH₃+3O₂?2N₂+6H₂O中，氨气中的氮元素从-3价变为氮气中的0价，4mol氨气转移12mol电子，所以转移3mol电子，最多可以处理NH₃•H₂O的物质的量为1mol，
故答案为：1mol．

点评 本题考查了离子浓度大小比较、电极反应式、电子式的书写以及氧化还原反应中据电子守恒的计算，题目难度中等．