Question

2013年10月我市因臺(tái)風(fēng)菲特遭受到重大損失，市疾控中心緊急采購(gòu)消毒藥品，以滿足災(zāi)后需要．復(fù)方過(guò)氧化氫消毒劑具有高效、環(huán)保、無(wú)刺激無(wú)殘留，其主要成分H₂O₂是一種無(wú)色粘稠液體，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）火箭發(fā)射常以液態(tài)肼（N₂H₄）為燃料，液態(tài)H₂O₂為助燃劑．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^-1
則反應(yīng)N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）的△H=

 

，
（2）據(jù)報(bào)道，以硼氫化合物NaBH₄（B元素的化合價(jià)為+3價(jià)）和H₂O₂作原料的燃料電池，負(fù)極材料采用Pt/C，正極材料采用MnO₂，可用作空軍通信衛(wèi)星電，其工作原理如圖1所示．
則該電池的正極反應(yīng)

 

（3）H₂O₂是一種不穩(wěn)定易分解的物質(zhì)．圖2是H₂O₂在沒(méi)有催化劑時(shí)反應(yīng)進(jìn)程與能量變化圖，請(qǐng)?jiān)趫D畫(huà)出使用催化劑加快分解速率時(shí)能量與進(jìn)程圖．
（4）某化學(xué)興趣小組欲測(cè)定H₂O₂的分解速率，取溶液0.5L進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)如表格所示：

t（S）	0	2	4	6	8	10
n（H2O2）（moL）	0.8	0.7	0.62	0.55	0.27	0.03

在上述表格中已知某一時(shí)刻向H₂O₂溶液中加入催化劑，則加入催化劑后整段時(shí)間內(nèi)H₂O₂的平均分解速率

 

．
（5）H₂O₂還是一種藥物化學(xué)分析的氧化劑，能用于藥物的分析．

①此檢驗(yàn)過(guò)程中加過(guò)量H₂O₂反應(yīng)的離子方程式為

 

．
②從紅褐色的懸濁液到最后的稱量，其過(guò)程中所需的基本操作有

 

（按操作的順序填寫(xiě)）．
A．過(guò)濾      B．洗滌      C．萃取     D．分液     E．冷卻     F．灼燒
③最后稱量紅棕色固體的質(zhì)量為0.8960g，那么該藥片中硫酸亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（小數(shù)點(diǎn)后面保留一位有效數(shù)字）．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理,反應(yīng)速率的定量表示方法,物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減，反應(yīng)熱也處于相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的加減，構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，據(jù)此計(jì)算△H；
（2）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^-；
（3）依據(jù)催化劑加快反應(yīng)速率的原因是降低反應(yīng)活化能，改變反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，畫(huà)出變化曲線；
（4）化劑加快反應(yīng)速率結(jié)合反應(yīng)速率是利用單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)濃度變化表示反應(yīng)速率，依據(jù)V=

△c

△t

計(jì)算；
（5）①H₂O₂與亞鐵離子反應(yīng)生成鐵離子和水，以此寫(xiě)出離子方程式即可；
②從紅褐色的懸濁液過(guò)濾得到含氫氧化鐵的濾渣，洗滌除掉吸附的雜質(zhì)離子，灼燒分解生成氧化鐵，冷卻后稱量；
③先求出氧化鐵中鐵的質(zhì)量，根據(jù)鐵原子守恒可知硫酸亞鐵的質(zhì)量，然后求硫酸亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)即可；

解答： 解：（1）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^-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，
故答案為：-643.28KJ/mol；
（2）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^-，
故答案為：H₂O₂+2e^-=2OH^-；
（3）催化劑加快反應(yīng)速率的原因是降低反應(yīng)活化能，改變反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，虛線代表使用催化劑，起始于結(jié)束點(diǎn)重合，最高點(diǎn)比原曲線低，畫(huà)出的變化曲線為，
故答案為：；
（4）催化劑加快反應(yīng)速率，溶液0.5L中，在6S時(shí)H₂O₂的分解速率加快，說(shuō)明加入催化劑，此時(shí)的物質(zhì)的量濃度為1.1mol/L，10s末為0.06mol/L，則加入催化劑后整段時(shí)間內(nèi)H₂O₂的平均分解速率=

1.1mol/L-0.06mol/L

4S

=0.26 mol/（ L．S），
故答案為：0.26 mol/（ L．S）；
（5）①H₂O₂與亞鐵離子反應(yīng)生成鐵離子和水，離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
②從紅褐色的懸濁液過(guò)濾得到含氫氧化鐵的濾渣，洗滌除掉吸附的雜質(zhì)離子，灼燒分解生成氧化鐵，冷卻后稱量，
故答案為：A、B、F、E；
③氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量為：0.8960g×

112

160

=0.6272g，根據(jù)鐵元素守恒可知硫酸亞鐵中鐵元素的質(zhì)量為0.6272g，則硫酸亞鐵的質(zhì)量為：0.6272g×

152

56

=1.7024g，因此硫酸亞鐵的質(zhì)量為：

1.7024g

0.3g×10

×100%=56.7%，
故答案為：56.7%；

點(diǎn)評(píng)：本題較為綜合考查了過(guò)氧化氫，涉及熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用、原電池反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)、化學(xué)平衡圖象、閱讀題目獲取信息的能力等，題目難度中等，需要學(xué)生具備運(yùn)用信息與基礎(chǔ)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力．注意計(jì)算硫酸亞鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)鐵元素守恒的應(yīng)用．