题目内容
【题目】中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如下图所示。
已知:几种物质中化学键的键能如下表所示。
化学键 | H2O中H—O键 | O2中O=O 键 | H2中H—H键 | H2O2中O—O键 | H2O2中O—H键 |
键能kJ/mol | 463 | 496 | 436 | 138 | 463 |
若反应过程中分解了2 mol水,则下列说法不正确的是
A. 总反应为2H2O2H2↑+O2↑
B. 过程I吸收了926 kJ能量
C. 过程II放出了574 kJ能量
D. 过程Ⅲ属于放热反应
【答案】D
【解析】
A.由图可知,总反应为水分解生成氢气和氧气,实现了光能向化学能的转化,反应的方程式为2H2O2H2↑+O2↑,故A正确;
B.过程I为2molH2O分子变成2mol氢原子和2mol羟基的过程,吸收的能量=463 kJ×2=926 kJ,故B正确;
C.过程II为2mol氢原子和2mol羟基生成1mol氢气和1mol过氧化氢,放出的能量=436 kJ +138kJ=574 kJ,故C正确;
D.过程Ⅲ为1mol过氧化氢变成1mol氧气和1mol氢气,断开1molH2O2中2molH—O键和1molO—O键,形成1molO2中O=O 键和1molH2中H—H键,吸收的能量=463 kJ×2 +138 kJ =1064kJ,放出的能量=496 kJ +436 kJ =932 kJ,吸收的能量大于放出的能量,该过程为吸热反应,故D错误;
答案选D。
【题目】Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好pH和Fe2+浓度的废水中加入H2O2,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物,羟基自由基的产生与溶液pH大小有关。现运用该方法降解有机污染物p-CP,探究有关因素对该降解反应速率的影响。
(实验过程)
用图所示装置进行如下表所示的实验,控制p-CP的初始浓度相同,其余实验条件见下表,设计如下对比实验,最终测量的是p-CP浓度的改变量。
(实验数据)
实验编号 | H2O2溶液 | Fe2+溶液 | 蒸馏水 | pH | 温度 | ||
c/(10-3mol·L-1) | V/mL | c/(10-3mol·L-1) | V/mL | V/mL | T/K | ||
① | 6.0 | 1.5 | 0.30 | 3.5 | 10 | 3 | 298 |
② | 6.0 | 1.5 | 0.30 | 3.5 | 10 | 3 | 313 |
③ | 6.0 | 3.5 | 0.30 | 3.5 | x | 3 | 298 |
④ | 6.0 | 1.5 | 0.30 | 4.5 | 9 | 3 | 298 |
⑤ | 6.0 | 1.5 | 0.30 | 3.5 | 10 | 10 | 298 |
图2实验测得p-CP的浓度随时间的变化
(分析与解释)
(1)实验③中,x=________。
(2)实验①、⑤的目的是________。
(3)实验①、②表明温度升高,降解反应速率增大。但温度过高是反而导致降解反应速率减少,从Fenton法所用试剂H2O2性质的角度分析原因_____(请用化学用语解答)。
(4)通过实验⑤可以得出结论是是pH等于10时,降解反应趋于停止,推测可能的原因:__。