Question

15．H₂O₂在工业、农业、医药上都有广泛的用途．
（1）H₂O₂是二元弱酸，写出第一步的电离方程式H₂O₂?H⁺+HO₂^-，第二步的电离平衡常数表达式K_a2=$\frac{c（{H}^{+}）c（{{O}_{2}}^{2-}）}{c（H{{O}_{2}}^{-}）}$．
（2）许多物质都可以做H₂O₂分解的催化剂．一种观点认为：在反应过程中催化剂先被H₂O₂氧化（或还原），后又被H₂O₂还原（或氧化）．下列物质都可做H₂O₂分解的催化剂，在反应过程中先被氧化，后被还原的是①④．
①I^-       ②Fe³⁺      ③Cu²⁺     ④Fe²⁺
（3）用碱性氢氧燃料电池合成H₂O₂，具有效率高，无污染等特点．电池总反应为：H₂+O₂+OH^-=H₂O+HO₂^-．写出正极反应式：O₂+H₂O+2e^-=HO₂^-+OH^-．
（4）H₂O₂是一种环境友好的强氧化剂．电镀废水（主要含Cu²⁺、Ni²⁺，还含少量Fe³⁺、Fe²⁺、Cr³⁺ 等）制备硫酸镍的一种流程如下：

①第（ⅰ）步，加入H₂O₂反应的离子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
②第（ⅱ）步，滤渣中的主要成分在医疗上的用途是尿糖的检测．

Answer 1

分析 （1）H₂O₂为二元弱酸，分2步电离；平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；
（2）根据在反应过程中先被氧化，后被还原的即化合价先升高，后降低，结合元素的化合价来解答；
（3）碱性氢氧燃料电池工作时，电解质溶液是KOH溶液（碱性电解质），正极是O₂得到电子，发生还原反应，正极的电极反应式为：O₂+H₂O+2e^-=HO₂^-+OH^-；
（4）①根据双氧水有强氧化性，能氧化还原性的物质，如Fe²⁺；
②Cu²⁺能与氨水反应生成氢氧化铜沉淀，氢氧化铜可用于检验尿糖．

解答 解：（1）H₂O₂为二元弱酸，分2步电离，电离方程式分别为：H₂O₂?H⁺+HO₂^-，HO₂^-?H⁺+O₂^2-，第二步的电离平衡常数表达式K_a2=$\frac{c（{H}^{+}）c（{{O}_{2}}^{2-}）}{c（H{{O}_{2}}^{-}）}$，
故答案为：H₂O₂?H⁺+HO₂^-；$\frac{c（{H}^{+}）c（{{O}_{2}}^{2-}）}{c（H{{O}_{2}}^{-}）}$；
（2）①I^-的化合价可先升高到0价，再降低到-1价，符合题意；
②Fe³⁺的化合价只能先降低，然后再升高，不符合题意；
③Cu²⁺的化合价只能先降低，然后再升高，不符合题意，
④Fe²⁺的化合价可先升高到+3价，再降低到+2价，符合题意，
故选①④，
故答案为：①④；
（3）碱性氢氧燃料电池工作时，正极是O₂得到电子，发生还原反应，电极反应式为O₂+H₂O+2e^-=HO₂^-+OH^-，
故答案为：O₂+H₂O+2e^-=HO₂^-+OH^-；
（4）①双氧水有强氧化性，能氧化Fe²⁺，离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
②滤渣中的主要成分是氢氧化铜，氢氧化铜在医疗上的用途是检验尿糖，故答案为：尿糖的检测．

点评 本题是一道综合知识题目，涉及实验操作，电离方程式式、平衡常数、氧化还原反应，原电池，考查学生分析和解决问题的能力，题目难度中等．