Question

I、H₂O₂是在医疗、化工方面应用广泛的化学试剂．
（1）Na₂O₂、CaO₂以及BaO₂都可与酸作用生成过氧化氢，实验室通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，过滤后即可制得较纯净的H₂O₂溶液，则应选择的过氧化物是

 

；
（2）实验室可用H₂O₂与次氯酸钠反应制氧气，其中还原剂是

 

，写出该反应的化学方程式

 

，生成0.5mol氧气，转移电子

 

mol；
（3）用酸性高锰酸钾溶液滴定法可测定双氧水中H₂O₂的含量：
H₂O₂+KMnO₄+H₂SO₄→MnSO₄+K₂SO₄+O₂↑+H₂O，若滴定中消耗0.50mol/L的高锰酸钾溶液40.00ml，则此双氧水溶液中溶质的质量为

 

 g．
II．图1为某电化学装置，请按要求填空：
（1）若电极C为石墨棒，电极D为Cu片，电解质溶液为CuSO₄溶液，闭合开关A，则电极D上发生的电极反应式为：

 

，总反应化学方程式为：

 

，加

 

或

 

物质能使溶液恢复原状态．
（2）若电极C为铁钉，电极D为石墨棒，电解质溶液为NaCl溶液，闭合开关B，有电流产生，则电极D上发生的电极反应式为：

 

，总反应化学方程式为：

 

（3）若电极C、电极D均为Pt电极，电解质溶液为100g9.55%的K₂SO₄溶液，闭合开关A，经过一段时间后，测得K₂SO₄浓度变为10.00%，则两电极总共产生的气体在标准状况下的体积为

 

L

III．CO₂和SO₂的处理是许多科学家都在着力研究的重点．有学者想以图2所示装置用燃料电池原理将CO₂、SO₂转化为重要的化工原料．
（1）若A为CO₂，B为H₂，C为CH₃OH，电池总反应式为CO₂+3H₂=CH₃OH+H₂O，则正极反应式为

 

．
（2）若A为SO₂，B为O₂，C为H₂SO₄，则负极反应式为

 

．

Answer 1

考点：过氧化氢,氧化还原反应的电子转移数目计算,氧化还原反应,原电池和电解池的工作原理,化学电源新型电池,钠的重要化合物

专题：电化学专题,元素及其化合物

分析：Ⅰ、（1）根据题目信息，实验室通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，过滤后即可制得较纯净的H₂O₂溶液，说明生成了沉淀；
（2）根据H₂O₂具有两性，氧化性、还原性都可以的，但过氧化氢与次氯酸钠的反应中因为ClO^-中的氯元素的化合价为+1价，次氯酸根具有氧化性，则H₂O₂具有还原性；根据化合价变化确定电子的转移电子；
（3）酸性高锰酸钾溶液与H₂O₂反应，H₂O₂是还原剂被氧化，-2价氧元素的化合价全部升高，根据电子守恒配平方程式并进行相应计算；
Ⅱ、（1）若电极C为石墨棒，电极D为Cu片，电解质溶液为CuSO₄溶液，闭合开关A为电解池，C为阳极，溶液中氢氧根离子失电子生成氧气，D为阴极，溶液中铜离子得到电子生成铜，实质是电解硫酸铜溶液，可以依据出什么加什么的原则加入物质和硫酸反应恢复原来浓度；
（2）若电极C为铁钉，电极D为石墨棒，电解质溶液为NaCl溶液，闭合开关B，为原电池装置，C电极为负极，铁失电子生成亚铁离子，D电极为正极，溶液中氧气得到电子生成氢氧根离子，发生氧化还原反应产生电子转移，有电流产生；
（3）若电极C、电极D均为Pt电极，电解质溶液为100g9.55%的K₂SO₄溶液，闭合开关A为电解池，依据电解原理分析可知电解的是水，结合溶质不变列式计算；
Ⅲ、（1）正极上是二氧化碳得电子发生还原反应，在氢离子参与下生成甲醇与水；
（2）根据总反应：SO₂+O₂+H₂O=H₂SO₄可知，负极是二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸．

解答： 解：（1）实验室通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，过滤后即可制得较纯净的H₂O₂溶液，说明生成了硫酸钡沉淀，所以选用BaO₂，
故答案为：BaO₂；
（2）H₂O₂具有两性，氧化性、还原性都可以的，但过氧化氢与次氯酸钠的反应中因为ClO^-中的氯元素的化合价为+1价，次氯酸根具有氧化性，则H₂O₂具有还原性，反应的方程式为：H₂O₂+NaClO═H₂O+NaCl+O₂，生成一个氧气失去2个电子，所以生成0.5mol氧气，转移电子1mol，
故答案为：H₂O₂；H₂O₂+NaClO═H₂O+NaCl+O₂；1；
（3）酸性高锰酸钾溶液与H₂O₂反应，H₂O₂是还原剂被氧化，-2价氧元素的化合价全部升高；而②中-2价氧元素的化合价没有全部发生变化，根据电子守恒，配平后的化学反应方程式为：5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄→2MnSO₄+K₂SO₄+5O₂↑+8H₂O，5H₂O₂～2KMnO₄，消耗0.50mol/L的高锰酸钾溶液40.00ml，则双氧水的物质的量是：

0.5×0.04mol×5

2

=0.05mol，质量是0.05mol×34g/mol=1.7g，
故答案为：1.7；
Ⅱ、（1）若电极C为石墨棒，电极D为Cu片，电解质溶液为CuSO₄溶液，闭合开关A为电解池，C为阳极，溶液中氢氧根离子失电子生成氧气，D为阴极，溶液中铜离子得到电子生成铜，电极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，实质是电解硫酸铜溶液，电池反应为：2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，可以依据出什么加什么的原则加入物质和硫酸反应恢复原来浓度，电解后加入CuO、CuCO₃可以恢复溶液浓度；
故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu；2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；CuO；CuCO₃；
（2）若电极C为铁钉，电极D为石墨棒，电解质溶液为NaCl溶液，闭合开关B，为原电池装置，C电极为负极，铁失电子生成亚铁离子，D电极为正极，溶液中氧气得到电子生成氢氧根离子，电极反应为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，发生氧化还原反应产生电子转移，有电流产生，电池反应为2Fe+O₂+2H₂O=2Fe（OH）₃；
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；2Fe+O₂+2H₂O=2Fe（OH）₃；
（3）若电极C、电极D均为Pt电极，电解质溶液为100g9.55%的K₂SO₄溶液，闭合开关A为电解池，依据电解原理分析可知电解的是水，结合溶质不变列式计算被电解的水的质量为x，100g×9.55%=（100-x）g×10.00%，x=4.5g，电解水的物质的量=

4.5g

18g/mol

=0.25mol，2H₂O=2H₂↑+O₂↑，计算得到两极生成气体共0.375mol，标准状况下体积=0.375mol×22.4L/mol=8.4L；
故答案为：8.4；
Ⅲ、（1）若A为CO₂，B为H₂，C为CH₃OH，电池总反应式为CO₂+3H₂=CH₃OH+H₂O，正极上是二氧化碳得电子发生还原反应，在氢离子参与下生成甲醇与水，电极反应式为CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O，故答案为：CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O；
（2）若A为SO₂，B为O₂，C为H₂SO₄，反应为SO₂+O₂+H₂O=H₂SO₄，则负极反应式为SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，故答案为：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺．

点评：本题主要考查了过氧化氢的制备与性质，电解原理、原电池原理分析计算，需要注意的是H₂O₂具有氧化性、还原性，遇到氧化剂时作还原剂，氧化产物为氧气；遇到还原时作氧化剂，还原产物为水，电极名称和电极反应书写式解题关键，掌握基础是关键，题目难度中等．