Question

2013年10月我市因台风菲特遭受到重大损失，市疾控中心紧急采购消毒药品，以满足灾后需要．复方过氧化氢消毒剂具有高效、环保、无刺激无残留，其主要成分H₂O₂是一种无色粘稠液体，请回答下列问题：
（1）下列方程中H₂O₂所体现的性质与其可以作为消毒剂完全一致的是

 

．
A．BaO₂+2HCl

冰  .

H₂O₂+BaCl₂    B．Ag₂O+H₂O₂═2Ag+O₂+H₂O
C．2H₂O₂

△   .

2H₂O+O₂↑         D． H₂O₂+NaCrO₂+NaOH═Na₂CrO₄+H₂O
（2）火箭发射常以液态肼（N₂H₄）为燃料，液态H₂O₂为助燃剂．已知：
N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ?mol^-1
H₂O₂（l）=H₂O（l）+

1

2

O₂（g）△H=-98.64kJ?mol^-1
H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-l
则反应N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）的△H=

 

，该反应的△S=

 

0（填“＞”或“＜”）．
（3）H₂O₂是一种不稳定易分解的物质．
①如图是H₂O₂在没有催化剂时反应进程与能量变化图，请在图上画出使用催化剂加快分解速率时能量与进程图

②实验证实，往Na₂CO₃溶液中加入H₂O₂也会有气泡产生．已知常温时H₂CO₃的电离常数分别为Ka_l=4.3×l0^-7，Ka₂=5.0×l0^-11．Na₂CO₃溶液中CO₃^2-第一步水解常数表达式K_hl=

 

，常温时K_hl的值为

 

．若在Na₂CO₃溶液中同时加入少量Na₂CO₃固体与适当升高溶液温度，则K_hl的值

 

（填变大、变小、不变或不确定）．
（4）某文献报导了不同金属离子及其浓度对双氧水氧化降解海藻酸钠溶液反应速率的影响，实验结果如图1、图2所示．

注：以上实验均在温度为20℃、w（H₂O₂）=0.25%、pH=7.12、海藻酸钠溶液浓度为8mg?L^-l的条件下进行．图1中曲线a：H₂O₂；b：H₂O₂+Cu²⁺；c：H₂O₂+Fe²⁺；d：H₂O₂+Zn²⁺；e：H₂O₂+Mn²⁺；图2中曲线f：反应时间为1h；g：反应时间为2h；两图中的纵坐标代表海藻酸钠溶液的粘度（海藻酸钠浓度与溶液粘度正相关）．
由上述信息可知，下列叙述错误的是

 

（填序号）．
A．锰离子能使该降解反应速率减缓
B．亚铁离子对该降解反应的催化效率比铜离子低
C．海藻酸钠溶液粘度的变化快慢可反映出其降解反应速率的快慢
D．一定条件下，铜离子浓度一定时，反应时间越长，海藻酸钠溶液浓度越小．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）过氧化氢做消毒剂是利用过氧化氢的氧化性，据此分析选项中元素化合价变化判断；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算所需让化学方程式，分析计算得到热化学方程式分析熵变；
（3）①依据催化剂加快反应速率的原因是降低反应活化能，改变反应速率，不改变化学平衡，画出变化曲线；
②依据碳酸根离子水解离子方程式结合平衡常数概念写出水解平衡常数，水溶液中依据离子积常数和弱电解质电离平衡常数换算得到水解平衡常数；水解平衡是吸热反应，升温平衡正向进行，增大碳酸根离子浓度，水解正向进行；
（4）根据图片中曲线变化趋势与溶液粘度、反应速率之间的关系分析．

解答： 解：（1）H₂O₂所体现的性质与其可以作为消毒剂完全一致的是，过氧化氢表现氧化性分析；
A．BaO₂+2HCl

冰  .

H₂O₂+BaCl₂，过氧化氢是反应生成物，故A不符合；
 B．Ag₂O+H₂O₂═2Ag+O₂+H₂O，过氧化氢从-1价变化为0价，做还原剂，故B不符合；
C．2H₂O₂

△   .

2H₂O+O₂↑，过氧化氢自身氧化还原反应，故C不符合；      
 D． H₂O₂+NaCrO₂+NaOH═Na₂CrO₄+H₂O，反应中过氧化氢氧元素化合价从-1价变化为-2价，反应中做氧化剂，故D符合；
故答案为：D．
（2）①N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ?mol^-1
②H₂O₂（l）=H₂O（l）+

1

2

O₂（g）△H=-98.64kJ?mol^-1
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-l
依据盖斯定律计算①+②×2+③×2得到，反应的热化学方程式：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-643.28KJ/mol；反应前后气体体积增大，所以△S＞0；
故答案为：-643.28KJ/mol；＞；
（3）①催化剂加快反应速率的原因是降低反应活化能，改变反应速率，不改变化学平衡，虚线代表使用催化剂，起始于结束点重合，最高点比原曲线低，画出的变化曲线为，故答案为：；
②往Na₂CO₃溶液中加入H₂O₂也会有气泡产生．已知常温时H₂CO₃的电离常数分别为Ka_l=4.3×l0^-7，Ka₂=5.0×l0^-11．Na₂CO₃溶液中CO₃^2-第一步水解离子方程式为：
CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，常数表达式K_hl=

c(HCO3-)c(OH-)

c(CO32-)

，H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，Ka₂=

c(CO32-)c(H+)

c(HCO3-)

，依据离子积常数和电离平衡常数得到K_hl=

c(HCO3-)c(OH-)

c(CO32-)

×

c(H+)

c(H+)

=

Kw

Ka2

=

10-14

5×10-11

=2.0×10^-4 ；若在Na₂CO₃溶液中同时加入少量Na₂CO₃固体与适当升高溶液温度，水解平衡是吸热反应，升温平衡正向进行，增大碳酸根离子浓度，水解正向进行，Kh增大；
故答案为：

c(HCO3-)c(OH-)

c(CO32-)

；2.0×10^-4 ；变大；
（4）根据图2知，纵坐标越大其粘度越大，相同时间内纵坐标变化越大，其反应速率越快，根据图3知，相同浓度的铜离子溶液中，纵坐标变化越大，其反应速率越大，
A．e曲线变化不明显，所以锰离子能使该降解反应速率减缓，故A正确；
B．相同时间内，含有亚铁离子的曲线纵坐标变化比含有铜离子的大，所以亚铁离子对该降解反应的催化效率比铜离子高，故B错误；
C．海藻酸钠浓度与溶液粘度正相关，粘度变化越大海藻酸钠浓度变化越大，其反应速率越大，所以海藻酸钠溶液粘度的变化快慢可反映出其降解反应速率的快慢，故C正确；
D．根据图3知，一定条件下，铜离子浓度一定时，反应时间越长，溶液粘度越小，则海藻酸钠溶液浓度越小，故D正确；
故选B．

点评：本题考查较综合，涉及热化学方程式和盖斯定律的计算应用、水解平衡常数、电离平衡常数、水溶液中离子积常数的计算分析等知识点，难点是图象分析，会采用“定一议二”的方法分析图象，难度较大．