Question

H₂O₂一种常用的绿色氧化剂，在化学研究中应用广泛

（1）H₂O₂分解过程中能量变化如图（a）所示，试判断该反应为

 

反应 （吸热或放热）
（2）①已知：Fe³⁺催化H₂O₂分解的机理可分两步反应进行，第一步反应为：2Fe³⁺+H₂O₂=2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺完第二步反应的离子方程式：□Fe²⁺+□H₂O₂+□

 

=□

 

+

 

②按图（b）装置（A、B）瓶中已允有NO₂体.2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0察到b瓶中气体颜色比a瓶中的

 

（填“深”或“浅”），原因

 

（3）空气阴气阴极法电解制备H₂O₂装置如图（c）所示主要原理是在碱性电解质溶液中，利用空气中的O₂反应后刻的到H₂O和稀碱的混合物，写出阴极电极反应式

 

 （4）用 H₂O₂和H₂SO₄混合溶液可溶解印刷电路板中的金属铜，请写出铜溶解的离子方程式

 

 
（5）控制其他条件相同，印刷电路板的金属粉末用10%H₂O₂和3.0mol/L^-1 H₂SO₄溶液处理，测得不同温度下同的平均溶解速率（见下表）

温度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
Cu的平均溶解速率（×10-3mol．min-1	7.34	3.01	9.25	7.98	7.24	6.73	5.76

当温度高于40℃铜的溶解平均溶解速率随着反应温度的升高而下降，其主要原因之一是

 

．

Answer 1

考点：氧化还原反应方程式的配平,氧化还原反应,吸热反应和放热反应,化学反应速率的影响因素,电解原理

专题：

分析：（1）反应物总能量高于生成物总能量反应为放热反应；
（2）①总反应为2H₂O₂═2H₂O+O₂↑，第一步反应为2Fe³⁺+H₂O₂═2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺，则总反应减去第一步反应为第二步反应的方程式；
②由图b可知，2mol二氧化氮的能量高于1mol四氧化二氮的能量，故二氧化氮转化为四氧化二氮的反应为放热反应，所以图c中，右侧烧杯的温度高于左侧，升高温度使2NO₂（红棕色）?N₂O₄（无色）△H＜0，向逆反应方向移动，即向生成NO₂移动；
（3）氧气在阴极还原得到H₂O₂和稀碱的混合物；
（4）铜、双氧水、硫酸反应生成硫酸铜和水；
（5）当温度高于40℃时，铜的平均溶解速率随着反应温度的升高而下降，其主要原因是：温度高于40℃后，随着温度的升高，H₂O₂的分解速率加快，使溶液中H₂O₂的浓度降低加快，对铜的溶解速率的影响超过了温度升高对铜溶解速率的影响，所以铜的溶解速率逐渐减小．

解答： 解：（1）由图a可知，1mol过氧化氢总能量高于1mol水与0.5mol氧气总能量，故过氧化氢分解是放热反应，故答案为：放热；
（2）①总反应为2H₂O₂═2H₂O+O₂↑，第一步反应为2Fe³⁺+H₂O₂═2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺，则总反应减去第一步反应为第二步反应2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2；1；2H⁺；2Fe³⁺；2H₂O；
②由图b可知，2mol二氧化氮的能量高于1mol四氧化二氮的能量，故二氧化氮转化为四氧化二氮的反应为放热反应，所以图c中，右侧烧杯的温度高于左侧，升高温度使2NO₂（红棕色）?N₂O₄（无色）△H＜0，向逆反应方向移动，即向生成NO₂移动，故B瓶颜色更深，
故答案为：深； 右侧烧杯由于H₂O₂分解放热水温升高，使上述平衡向逆向移动；
（3）氧气在阴极还原得到H₂O₂和稀碱的混合物，电极反应式为：O₂+2e^-+2H₂O=H₂O₂+2OH^-，故答案为：O₂+2e^-+2H₂O=H₂O₂+2OH^-；
（4）铜、双氧水、硫酸反应生成硫酸铜和水，离子方程式为：H₂O₂+2H⁺+Cu=Cu²⁺+2H₂O，故答案为：H₂O₂+2H⁺+Cu=Cu²⁺+2H₂O；
（5）温度高于40℃后，随着温度的升高，H₂O₂的分解速率加快，使溶液中H₂O₂的浓度降低加快，对铜的溶解速率的影响超过了温度升高对铜溶解速率的影响，所以铜的溶解速率逐渐减小；
故答案为：温度高于40℃后，随着温度的升高，H₂O₂的分解速率加快，使溶液中H₂O₂的浓度降低加快，对铜的溶解速率的影响超过了温度升高对铜溶解速率的影响，所以铜的溶解速率逐渐减小．

点评：本题考查电解原理、反应速率影响因素、化学平衡移动等，熟悉相关知识是解题关键，题目难度中等．