Question

11．过氧化氢是实验室常用的试剂，在医疗、军事及工业上用途也非常广泛．回答下列问题：
（1）实验室常用BaO₂与稀硫酸反应制取H₂O₂，每生成1molH₂O₂，消耗BaO₂1mol；
（2）用H₂O₂、硼砂（Na₂B₄O₇）及氢氧化钠可合成过硼酸钠（NaBO₃•4H₂O），该反应的还原剂是Na₂B₄O₇（填化学式）；
（3）已知常温下，H₂O₂?H⁺+HO₂^-，K_a≈4×10^-12，则1mol•L^-1H₂O₂溶液的pH为5.7（已知lg2=0.3）
（4）一种直接电解水并通入O₂制取H₂O₂的装置如图所示．电解时，阴极的电极反应式为O₂+2e^-+2H⁺=H₂O₂；电解过程中阳极周围溶液的pH减小（填“增大”或“减小”）

Answer 1

分析 （1）BaO₂与稀硫酸反应生成硫酸钡沉淀和H₂O₂，据此书写方程式，根据方程式计算每生成1molH₂O₂，消耗BaO₂的物质的量；
（2）氧化还原反应中，元素化合价升高的反应物为还原剂，根据题干信息书写方程式，根据方程式中元素的化合价变化分析该反应的还原剂；
（3）过氧化氢是弱电解质属于二元弱酸分部电离，以第一步电离为主；根据Ka求出氢离子的浓度和pH；
（4）电解时，阴极上氧气得电子，生成过氧化氢，阳极电解水生成的氢气失去电子生成氢离子．

解答 解：（1）BaO₂与稀硫酸发生复分解反应，生成硫酸钡沉淀和H₂O₂，反应方程式为：BaO₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+H₂O₂，由方程式可知，每生成1molH₂O₂，消耗BaO₂1mol，
故答案为：1；
（2）H₂O₂、硼砂（Na₂B₄O₇）及氢氧化钠可合成过硼酸钠（NaBO₃•4H₂O），所以该反应的方程式为：4H₂O₂+11H₂O+Na₂B₄O₇+2NaOH=4NaBO₃•4H₂O，该反应中：过氧化氢（O从-1→-2），H₂O₂为氧化剂，硼砂（Na₂B₄O₇）（B从+3→+5），Na₂B₄O₇为还原剂，
故答案为：Na₂B₄O₇；
（3）过氧化氢是弱电解质，H₂O₂溶液显酸性属于二元弱酸分部电离，电离的方程式为：H₂O₂?H⁺+HO₂^- HO₂^-?H⁺+O₂^2-以第一步电离为主，Ka₁=4.0×10^-12，则Ka₁=$\frac{c（{H}^{+}）c（H{{O}_{2}}^{-}）}{c（{H}_{2}{O}_{2}）}$=$\frac{c（{H}^{+}）}{1mol/L}$=4.0×10^-12，所以c（H⁺）=2×10^-6mol/L，即pH=6-lg2≈5.7，
故答案为：5.7；
（4）直接电解水并通入O₂制取H₂O₂，阴极电极反应式为：O₂+2e^-+2H⁺=H₂O₂，阳极电解水生成的氢气失去电子H₂-2e^-=2H⁺，所以电解过程中阳极周围溶液的pH减小，
故答案为：O₂+2e^-+2H⁺=H₂O₂；减小．

点评 本题综合考查过氧化氢的有关知识，为高考常见题型和高频考点，涉及电解、氧化还原，方程式书写等，侧重于学生的分析能力的考查，本题注意把握化学基本理论知识，注意相关知识的积累，难度中等．