(14 分)過氧化氫和臭氧都是常見的綠色氧化劑,在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的用途。

(1)據(jù)報道以硼氫化合物NaBH4(B的化合價為+3價)和H2O2作原料的燃料電池,可用作通信衛(wèi)星電源。負(fù)極材料采用Pt/C,正極材料采用MnO2,其工作原理如右圖所示。該電池放電時正極的電極反應(yīng)式為:                      ;
以MnO2做正極材料,可能是因為                。
(2)火箭發(fā)射常以液態(tài)肼(N2H4)為燃料,液態(tài)過氧化氫
為助燃劑。已知:
N2H4(g) + O2(g) = N2(g) + 2H2O(g) △H =" –" 534 kJ·mol-1
H2O2(l) = H2O(l) + 1/2O2(g)  △H =" –" 98.64 kJ·mol-1
H2O(l) = H2O(g)  △H=" +" 44kJ·mol-1
則反應(yīng)N2H4(g) + 2H2O2(l) = N2(g) + 4H2O(g) 的△H=         。
(3)O可由臭氧發(fā)生器(原理如右圖所示)電解稀硫酸制得。

②  圖中陰極為      (填“A”或“B”)。
②若C處通入O 2,則A極的電極反應(yīng)式為:      。
③若C處不通入O 2 ,D、E處分別收集到15.68L和有6.72L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),則E處收集的氣體中O2和O3的體積之比為           (忽略 O 3 的分解)。
(4)新型O3氧化技術(shù)對燃煤煙氣中的NOx和SO2脫除效果顯著,鍋爐煙氣中的NOx以上是以NO形式存在的,可發(fā)生反應(yīng)NO(g)+ O3 (g) NO2(g)+ O2 (g)。在一定條件下,將NO和O3通入絕熱恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng) ,正反應(yīng)速率隨時間變化的示意圖(如下圖)所示。由圖可得出的正確說法是             

a.反應(yīng)在c點達(dá)到平衡狀態(tài)
b.反應(yīng)物濃度:b點小于c點
c.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
d.Δt1=Δt2時,NO的轉(zhuǎn)化量:a~b段小于b~c段

(14分)
⑴H2O2 + 2e= 2OH;除了作電極材料,MnO2還對電極反應(yīng)具有催化作用
⑵-643.28kJ·mol—1        
⑶① A       ② O2+4H+4e=2H2O    ③2︰1             
⑷cd          (每空2分,共14分)

解析試題分析:(1)原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極反應(yīng)還原反應(yīng),由原電池工作原理圖1可知,電極a為負(fù)極,電極b為正極,H2O2在正極放電生成OH-,電極反應(yīng)式為H2O2+2e-=2OH-; MnO2對電極反應(yīng)具有催化作用。
故答案為:H2O2+2e-=2OH-;MnO2對電極反應(yīng)具有催化作用。
(2)已知:①N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-534kJ?mol-1
②H2O2(l)=H2O(l)+1/2O2(g)△H=-98.64kJ?mol-1
③H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ?mol-1
由蓋斯定律,①+②×2+③×3得N2H4(g)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)△H=-534kJ?mol-1+2×(-98.64kJ?mol-1)+2×44kJ?mol-1=-643.28kJ?mol-1
故答案為:-643.28kJ?mol-1。
(3)①由圖可知,B極生成O2、O3,B極反應(yīng)氧化反應(yīng),電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng),故A為陰極。
故答案為:A。
②C處通入O2,O2發(fā)生還原反應(yīng),在酸性條件下生成水,電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O.
故答案為:O2+4H++4e-=2H2O。
③若C處不通入O2,實質(zhì)為電解水,D處為氫氣,物質(zhì)的量為11.2L/22.4(L/mol) =0.5mol,E處為氧氣、臭氧,物質(zhì)的量共為4.48L/22.4(L/mol)=0.2mol,令臭氧的物質(zhì)的量為xmol,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有0.5mol×2=xmol×3×2+(0.2mol-xmol)×2×2,解得x=0.1,所以E處收集的氣體中O3所占的體積分?jǐn)?shù)為(0.1mol/0.2mol)×100%=50%。
故答案為:50%。
(4)該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,容器體積不變,故體系壓強(qiáng)恒定.絕熱恒容密閉容器,體系溫度隨反應(yīng)進(jìn)行變化,隨反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)物的濃度降低,由圖可知,c點以前正反應(yīng)速率增大,說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng),c點以后反應(yīng)正反應(yīng)速率降低,應(yīng)是濃度影響比溫度影響更大.圖為正反應(yīng)速率隨時間變化,說明反應(yīng)未到達(dá)平衡。
a.反應(yīng)在c點前,溫度對速率影響大,c點以后濃度減小對速率影響大,C點未達(dá)到平衡狀態(tài),故a錯誤;
b.反應(yīng)為達(dá)平衡,b點在c點之前,濃度反應(yīng)物濃度:b點大于c點,故b錯誤;
c.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量,故c正確;
d.a(chǎn)~b段反應(yīng)速率小于b~c段反應(yīng)速率,△t1=△t2時,b~c段反應(yīng)的NO更多,故NO的轉(zhuǎn)化率:a~b段小于b~c段,故d正確。
故選:cd。
考點:原電池和電解池的工作原理 用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算 化學(xué)反應(yīng)速率變化曲線及其應(yīng)用
點評:考查原電池與電解池反應(yīng)原理、反應(yīng)熱的計算、氧化還原反應(yīng)計算、化學(xué)平衡圖象、閱讀題目獲取信息的能力等,難度中等,需要學(xué)生具備運用信息與基礎(chǔ)知識分析問題、解決問題的能力。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(14分)過氧化氫對環(huán)境友好,性質(zhì)多樣,有很重要的研究和應(yīng)用價值。

(1)實驗室利用反應(yīng)可制備氧氣。

       ①取等物質(zhì)的量濃度等體積溶液分別進(jìn)行下列實驗,研究外界條件對該反應(yīng)速率的影響,實驗報告如下表所示。

序號

條件

現(xiàn)象

結(jié)論

1

溫度/℃

催化劑

2

40

FeCl3溶液

 

 

3

20

FeCl3溶液

 

 

4

20

MnO2

 

 

5

20

 

 

       實驗1、2研究的是       對H2O2分解速率的影響。

       實驗2、3的目的是      

       實驗中可以表明該反應(yīng)速率差異的現(xiàn)象是      。

       ②實驗室用MnO2做該反應(yīng)的催化劑,使用如右圖所示裝置的A部分制備O2,避免反應(yīng)過于劇烈的操作是      。

(2)Na2O2與水反應(yīng)也可生成O2。某同學(xué)取4 g Na2O2樣品與過量水反應(yīng),待反應(yīng)完全終止時,得100 mL溶液X和448 mL O2(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)。該同學(xué)推測樣品中含有雜質(zhì)或反應(yīng)中生成H2O2,并進(jìn)行實驗研究。

       ①取少量X于試管中,滴加FeCl2溶液,立即生成紅褐色沉淀。則反應(yīng)的離子方程式是      。

       ②通過如上圖所示整套實驗裝置測定Na2O2樣品的純度,假設(shè)所含雜質(zhì)不參加反應(yīng)。取25 mL X,滴入燒瓶內(nèi)使其與過量KMnO4酸性溶液反應(yīng),最終生成56 mL O2(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況),則此樣品中:Na2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是      。

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2012-2013學(xué)年江蘇省鹽城市高三上學(xué)期學(xué)情調(diào)研考試化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

(14 分)過氧化氫和臭氧都是常見的綠色氧化劑,在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的用途。

(1)據(jù)報道以硼氫化合物NaBH4(B的化合價為+3價)和H2O2作原料的燃料電池,可用作通信衛(wèi)星電源。負(fù)極材料采用Pt/C,正極材料采用MnO2,其工作原理如右圖所示。該電池放電時正極的電極反應(yīng)式為:                      

以MnO2做正極材料,可能是因為                。

(2)火箭發(fā)射常以液態(tài)肼(N2H4)為燃料,液態(tài)過氧化氫

為助燃劑。已知:

N2H4(g) + O2(g) = N2(g) + 2H2O(g) △H =" –" 534 kJ·mol-1

H2O2(l) = H2O(l) + 1/2O2(g)  △H =" –" 98.64 kJ·mol-1

H2O(l) = H2O(g)  △H=" +" 44kJ·mol-1

則反應(yīng)N2H4(g) + 2H2O2(l) = N2(g) + 4H2O(g) 的△H=         

(3)O可由臭氧發(fā)生器(原理如右圖所示)電解稀硫酸制得。

②  圖中陰極為      (填“A”或“B”)。

②若C處通入O 2,則A極的電極反應(yīng)式為:      。

③若C處不通入O 2 ,D、E處分別收集到15.68L和有6.72L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),則E處收集的氣體中O2和O3的體積之比為           (忽略 O 3 的分解)。

(4)新型O3氧化技術(shù)對燃煤煙氣中的NOx和SO2脫除效果顯著,鍋爐煙氣中的NOx以上是以NO形式存在的,可發(fā)生反應(yīng)NO(g)+ O3 (g) NO2(g)+ O2 (g)。在一定條件下,將NO和O3通入絕熱恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng) ,正反應(yīng)速率隨時間變化的示意圖(如下圖)所示。由圖可得出的正確說法是             

a.反應(yīng)在c點達(dá)到平衡狀態(tài)

b.反應(yīng)物濃度:b點小于c點

c.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)

d.Δt1=Δt2時,NO的轉(zhuǎn)化量:a~b段小于b~c段

 

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科目:高中化學(xué) 來源:北京市西城區(qū)2010年高三一模(理科綜合)化學(xué)部分 題型:實驗題

(14分)過氧化氫對環(huán)境友好,性質(zhì)多樣,有很重要的研究和應(yīng)用價值。

(1)實驗室利用反應(yīng)可制備氧氣。

       ①取等物質(zhì)的量濃度等體積溶液分別進(jìn)行下列實驗,研究外界條件對該反應(yīng)速率的影響,實驗報告如下表所示。

序號

條件

現(xiàn)象

結(jié)論

1

溫度/℃

催化劑

2

40

FeCl3溶液

 

 

3

20

FeCl3溶液

 

 

4

20

MnO2

 

 

5

20

 

 

       實驗1、2研究的是       對H2O2分解速率的影響。

       實驗2、3的目的是       。

       實驗中可以表明該反應(yīng)速率差異的現(xiàn)象是      

       ②實驗室用MnO2做該反應(yīng)的催化劑,使用如右圖所示裝置的A部分制備O2,避免反應(yīng)過于劇烈的操作是       。

(2)Na2O2與水反應(yīng)也可生成O2。某同學(xué)取4 g Na2O2樣品與過量水反應(yīng),待反應(yīng)完全終止時,得100 mL溶液X和448 mL O2(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)。該同學(xué)推測樣品中含有雜質(zhì)或反應(yīng)中生成H2O2,并進(jìn)行實驗研究。

       ①取少量X于試管中,滴加FeCl2溶液,立即生成紅褐色沉淀。則反應(yīng)的離子方程式是       。

       ②通過如上圖所示整套實驗裝置測定Na2O2樣品的純度,假設(shè)所含雜質(zhì)不參加反應(yīng)。取25 mL X,滴入燒瓶內(nèi)使其與過量KMnO4酸性溶液反應(yīng),最終生成56 mL O2(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況),則此樣品中:Na2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是      

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2012屆山東省濰坊市四縣一校高三上學(xué)期模塊監(jiān)測化學(xué)試卷 題型:填空題

(14分)過氧化氫俗名雙氧水,醫(yī)療上利甩它有殺菌消毒作用來清洗傷口。根據(jù)下列反應(yīng)回答問題。

     A.

     B.

     C.

     D.

(1)上述反應(yīng)中,僅體現(xiàn)氧化性的反應(yīng)是               (填代號,下同),既體現(xiàn)氧化性又體現(xiàn)還原性的反應(yīng)是                            。      

(2)上述反應(yīng)說明的氧化性由強(qiáng)到弱的順序是              。

    (3)某強(qiáng)酸性反應(yīng)體系中發(fā)生的一個氧化還原的離子反應(yīng),反應(yīng)物和生成物共六種微粒:

已知該反應(yīng)中只發(fā)生了如下過程:。

    ①反應(yīng)體系選擇的酸是                   (填"序號")。

       A.鹽酸      B.濃硫酸      C.稀硫酸    D.醋酸

    ②如果上述反應(yīng)中有 6.72L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體生成,轉(zhuǎn)移的電子為             mol.

(4)有時可作為礦業(yè)廢液消毒劑,有"綠色氧化劑"的美稱;如消除采礦業(yè)膠液中的氰化物(如KCN),經(jīng)以下反應(yīng):KCN++=A+(化學(xué)方程式已配平),試指出生成物A的化學(xué)式為                 ,并闡明被稱為綠色氧化劑的理由是           

                                                                           。

 

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