Question

（14分）H2O2是一種常用綠色氧化劑，在化學(xué)研究中應(yīng)用廣泛。

（1）空氣陰極法電解制備H2O2的裝置如下圖所示，主要原理是在堿性電解質(zhì)溶液中，通過利用空氣中氧氣在陰極還原得到H2O2和稀堿的混合物。

試回答：

①直流電源的a極名稱是 。

②陰極電極反應(yīng)式為 。

③1979年，科學(xué)家們用CO、O2和水在三苯膦鈀的催化下制得了H2O2。相對于電解法，該方法具有的優(yōu)點是安全、 。

（2）Fe3+對H2O2的分解具有催化作用。利用圖(a)和(b)中的信息，按圖(c)裝置（連通的A、B瓶中已充有NO2氣體）進行實驗�？捎^察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的 （填“深”或“淺”），其原因是 。

（3）用H2O2 和H2SO4 的混合溶液可溶解印刷電路板金屬粉末中的銅。反應(yīng)的離子方程式是 ，控制其它條件相同，印刷電路板的金屬粉末用10%H2O2 和3.0mol·L－1H2SO4溶液處理，測得不同溫度下銅的平均溶解速率（見下表）

溫度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
Cu的平均溶解速率 （×10－3mol·min－1）	7.34	8.01	9.25	7.98	7.24	6.73	5.76

當(dāng)溫度高于40℃時，銅的平均溶解速率隨著反應(yīng)溫度的升高而下降，其主要原因是 。

Answer 1

（1）①正極 ② O2 + 2e－+ 2H2O＝H2O2 + 2OH－ ③能耗低

（2）①深 ②H2O2分解放熱，使平衡2NO2N2O4向生成NO2方向移動

（3）Cu + H2O2 +2H+＝Cu2+ + 2H2O；溫度升高，H2O2分解速率加快 （每空2分）

【解析】

試題分析：（1）①根據(jù)裝置圖可知，與電源b極相連的電極產(chǎn)生雙氧水，由于利用空氣中氧氣在陰極還原得到H2O2和稀堿的混合物，這說明該電極是陰極，即b是負極，則a是正極。

②電解池中陰極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，雙氧水在陰極產(chǎn)生，則陰極電極反應(yīng)式為O2 + 2e－+ 2H2O＝H2O2 + 2OH－。

③由于電解法需要消耗大量的電能，所以該方法的另外一個優(yōu)點是能耗低。

（2）由于Fe3+對H2O2的分解具有催化作用，根據(jù)圖像可知而雙氧水分解是放熱反應(yīng)，所以B瓶中溶液溫度高。又因為NO2轉(zhuǎn)化為N2O3是放熱反應(yīng)，升高溫度促使平衡2NO2N2O4向生成NO2方向移動，所以顏色深。

（3）雙氧水具有氧化性，在稀硫酸溶液中能把銅氧化生成硫酸銅和水，反應(yīng)的離子方程式為Cu + H2O2 +2H+＝Cu2+ + 2H2O。由于雙氧水不穩(wěn)定，受熱易分解，溫度過高時導(dǎo)致H2O2分解速率加快，因此銅的平均溶解速率隨著反應(yīng)溫度的升高反而下降。

考點：考查電化學(xué)原理的應(yīng)用、雙氧水性質(zhì)以及外界條件對反應(yīng)速率和平衡狀態(tài)的影響