题目内容
通常状况下,过氧化氢是一种无色透明的液体,在实验室和生产中应用广泛.
(1)火箭推进器中分别装有联氨(N2H4)和过氧化氢,它们发生反应的热化学方程式为:N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)△H=-642.2kJ?mol-1
又知:2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)△H=-196.4kJ?mol-1
H2O(l)=H2O(g)△H=44kJ?mol-1
请写出N2H4(l)与O2(g)反应生成N2(g)和H2O(l) 的热化学方程式: .
(2)H2O2是一种二元弱酸,其第一步电离的电离方程式为 .
(3)过二硫酸铵法是目前最流行的制备H2O2的方法.即电解含 H2SO4的(NH4)2SO4溶液制取(NH4)2S2O8,如图1所示,再加热水解即可得H2O2和(NH4)2SO4.
①电解时,阳极的电极方程式 ;
②写出生成H2O2的反应的化学方程式: .
(4)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降解有机污染物p-CP.控制p-CP的初始浓度相同,在不同实验条件下进行如下实验,测得p-CP的浓度随时间变化关系如图2所示.
①请根据实验I的曲线,计算降解反应
在50~150s内的反应速率ν(p-CP)= mol?L-1?s-1.
②实验Ⅰ、Ⅱ表明,温度升高,降解反应速率增大.但温度过高时反而导致降解反应速率减小,请分析原因: .
③实验Ⅲ得出的结论是:pH=10时, .
(1)火箭推进器中分别装有联氨(N2H4)和过氧化氢,它们发生反应的热化学方程式为:N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)△H=-642.2kJ?mol-1
又知:2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)△H=-196.4kJ?mol-1
H2O(l)=H2O(g)△H=44kJ?mol-1
请写出N2H4(l)与O2(g)反应生成N2(g)和H2O(l) 的热化学方程式:
(2)H2O2是一种二元弱酸,其第一步电离的电离方程式为
(3)过二硫酸铵法是目前最流行的制备H2O2的方法.即电解含 H2SO4的(NH4)2SO4溶液制取(NH4)2S2O8,如图1所示,再加热水解即可得H2O2和(NH4)2SO4.
①电解时,阳极的电极方程式
②写出生成H2O2的反应的化学方程式:
(4)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降解有机污染物p-CP.控制p-CP的初始浓度相同,在不同实验条件下进行如下实验,测得p-CP的浓度随时间变化关系如图2所示.
实验 编号 |
T/K | pH | c/10-3mol?L-1 | |
H2O2 | Fe2+ | |||
Ⅰ | 298 | 3 | 6.0 | 0.30 |
Ⅱ | 313 | 3 | 6.0 | 0.30 |
Ⅲ | 298 | 10 | 6.0 | 0.30 |
在50~150s内的反应速率ν(p-CP)=
②实验Ⅰ、Ⅱ表明,温度升高,降解反应速率增大.但温度过高时反而导致降解反应速率减小,请分析原因:
③实验Ⅲ得出的结论是:pH=10时,
分析:(1)根据已知热化学方程式和目标反应的热化学反应方程式,利用盖斯定律来解答;
(2)H2O2是一种二元弱酸,其第一步电离出1个氢离子;
(3)已知(NH4)2S2O8加热水解可得H2O2和(NH4)2SO4,利用原子守恒配平方程式;
(4)由图象分析浓度变化,再根据反应速率公式v=
计算平均反应速率;
(5)过氧化氢在高温时易分解;
(6)通过图片知,当pH=10,随着时间的变化,其浓度基本不变.
(2)H2O2是一种二元弱酸,其第一步电离出1个氢离子;
(3)已知(NH4)2S2O8加热水解可得H2O2和(NH4)2SO4,利用原子守恒配平方程式;
(4)由图象分析浓度变化,再根据反应速率公式v=
△c |
△t |
(5)过氧化氢在高温时易分解;
(6)通过图片知,当pH=10,随着时间的变化,其浓度基本不变.
解答:解:(1)N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)△H=-642.2kJ?mol-1 ①
H2O(l)=H2O(g)△H=44kJ?mol-1②
2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)△H3=-196.4kJ?mol-1 ③
则联氨与氧气反应的热化学方程式可用①-②×2-③:N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-533.8kJ?mol-1
故答案为:N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-533.8kJ?mol-1;
(2)H2O2是一种二元弱酸,其第一步电离出1个氢离子,其电离方程式为:H2O2?HO2-+H+;故答案为:H2O2?HO2-+H+;
(3)已知(NH4)2S2O8加热和水发生水解反应可得H2O2和(NH4)2SO4,根据原子守恒可得:(NH4)2S2O8+2H2O
H2O2+(NH4)2SO4+2H2SO4;
故答案为:(NH4)2S2O8+2H2O
H2O2+(NH4)2SO4+2H2SO4;
(4)在50~150s内,v=
=
=8.0×10-6 mol/(L.s),故答案为:8.0×10-6;
(5)温度较高时,过氧化氢不稳定易分解,所以温度过高时反而导致降解反应速率减小,故答案为:过氧化氢在温度过高时迅速分解;
(6)通过图片知,当pH=10,随着时间的变化,其浓度基本不变,即反应速率趋向于零(或该降解反应趋于停止)
故答案为:反应速率趋向于零.
H2O(l)=H2O(g)△H=44kJ?mol-1②
2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)△H3=-196.4kJ?mol-1 ③
则联氨与氧气反应的热化学方程式可用①-②×2-③:N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-533.8kJ?mol-1
故答案为:N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-533.8kJ?mol-1;
(2)H2O2是一种二元弱酸,其第一步电离出1个氢离子,其电离方程式为:H2O2?HO2-+H+;故答案为:H2O2?HO2-+H+;
(3)已知(NH4)2S2O8加热和水发生水解反应可得H2O2和(NH4)2SO4,根据原子守恒可得:(NH4)2S2O8+2H2O
| ||
故答案为:(NH4)2S2O8+2H2O
| ||
(4)在50~150s内,v=
△c |
△t |
(1.2-0.4)×10-3mol/L |
(150-50)s |
(5)温度较高时,过氧化氢不稳定易分解,所以温度过高时反而导致降解反应速率减小,故答案为:过氧化氢在温度过高时迅速分解;
(6)通过图片知,当pH=10,随着时间的变化,其浓度基本不变,即反应速率趋向于零(或该降解反应趋于停止)
故答案为:反应速率趋向于零.
点评:本题考查化学反应速率的影响因素,反应速率的计算,盖斯定律的应用,弱电解质的电离等,题目综合性较强,难度较大.
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