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【题目】双氧水是重要的化学试剂。

(1)一定条件下,O2得电子转化为超氧自由基(·O),并实现如下图所示的转化:

①是________(填“氧化”或“还原”)反应。

②写出图示转化总反应的化学方程式:________。

(2) K2Cr2O7酸性条件下与H2O2反应生成CrO5,反应为非氧化还原反应。据此分析,CrO5中-2价O与-1价O的数目比为________。

(3) H2O2可用于测定酒精饮料中乙醇的含量。现有20.00 mL某鸡尾酒,将其中CH3CH2OH蒸出并通入17.0 mL 0.200 0 mol·L-1 K2Cr2O7溶液(H2SO4酸化)中,发生反应:K2Cr2O7+C2H5OH+H2SO4―→Cr2(SO4)3+CH3COOH+K2SO4+H2O(未配平)

再用0.400 0 mol·L-1的双氧水滴定反应后所得的混合液,用去19.00 mL双氧水,滴定过程中发生如下反应:

反应1:4H2O2+K2Cr2O7+H2SO4===K2SO4+2CrO5+5H2O

反应2:H2O2+CH3COOH===CH3COOOH+H2O

则该鸡尾酒中CH3CH2OH的物质的量浓度为________mol·L-1(写出计算过程)。

【答案】氧化 1:4 0.18 mol·L-1

设鸡尾酒中含有C2H5OH的物质的量为x mol

K2Cr2O7的总物质的量:n(K2Cr2O7)=17.00×10-3 L×0.200 0 mol·L-1=3.4×10-3 mol

H2O2的总物质的量:n(H2O2)=19.00×10-3 L×0.400 0 mol·L-1=7.6×10-3 mol

根据2K2Cr2O7+3C2H5OH+8H2SO4===2Cr2(SO4)3+3CH3COOH+2K2SO4+11H2O

x mol   x mol  x mol

滴定过程中

4H2O2     +     K2Cr2O7   +   H2SO4===2CrO5+5H2O+K2SO4

4×(3.4×10-3-x) mol  (3.4×10-3-x) mol

H2O2+CH3COOH===CH3COOOH+H2O

x mol  x mol

根据 4×(3.4×10-3-x)+x=7.6×10-3

解得x=3.6×10-3 mol

c(C2H5OH)==3.6×10-3 mol÷0.02 L=0.18 mol·L-1

【解析】

(1)①带一个负电荷,是电中性的原子团,二者含有的原子个数相等,因此前者比后者电子数多1个,所以由生成的反应是氧化反应;

②O2先在一定条件下得电子转化为超氧自由基,苯甲醇在超氧自由基的作用下解离出一个H+与超氧自由基结合转变为,同时也产生一个;随后被氧化失去1个电子转变为;再与反应,使脱去1个H原子形成苯甲醛,则与H原子结合形成过氧化氢分子;因此上述转化的总反应方程式为:+O2+H2O2;

(2)K2Cr2O7中的Cr为+6价,由于其在酸性条件下与过氧化氢反应生成CrO5为非氧化还原反应,所以CrO5中的Cr也为+6价,那么设CrO5中-2价氧的个数为x,-1价氧的个数为y,则有:,,解得x=1,y=4;所以比例为1:4;

(3)先计算的总物质的量为,的总的物质的量为;乙醇通入酸性重铬酸钾溶液中发生的反应方程式无需全部配平,反应过程中1个乙醇被氧化为乙酸需要失去4个电子,1个重铬酸钾被还原为Cr2(SO4)3需要得6个电子,因此二者反应时:,即若20.00mL鸡尾酒中乙醇有xmol,那么这一步反应消耗的为mol;用过氧化氢滴定时,反应2中的乙酸即由乙醇氧化得来,所以为xmol,那么根据反应方程式,其消耗的的物质的量为xmol;在将乙醇氧化为乙酸后剩余的物质的量为,那么通过反应1消耗的的物质的量为,所以有:,解得,那么鸡尾酒中乙醇的浓度为。

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