Question

2013年10月我市因臺風菲特遭受到重大損失，市疾控中心緊急采購消毒藥品，以滿足災后需要．復方過氧化氫消毒劑具有高效、環保、無刺激無殘留，其主要成分H₂O₂是一種無色粘稠液體，請回答下列問題：
（1）下列方程中H₂O₂所體現的性質與其可以作為消毒劑完全一致的是

 

．
A．BaO₂+2HCl

冰  .

H₂O₂+BaCl₂    B．Ag₂O+H₂O₂═2Ag+O₂+H₂O
C．2H₂O₂

△   .

2H₂O+O₂↑         D． H₂O₂+NaCrO₂+NaOH═Na₂CrO₄+H₂O
（2）火箭發射常以液態肼（N₂H₄）為燃料，液態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^-l
則反應N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）的△H=

 

，該反應的△S=

 

0（填“＞”或“＜”）．
（3）H₂O₂是一種不穩定易分解的物質．
①如圖是H₂O₂在沒有催化劑時反應進程與能量變化圖，請在圖上畫出使用催化劑加快分解速率時能量與進程圖

②實驗證實，往Na₂CO₃溶液中加入H₂O₂也會有氣泡產生．已知常溫時H₂CO₃的電離常數分別為Ka_l=4.3×l0^-7，Ka₂=5.0×l0^-11．Na₂CO₃溶液中CO₃^2-第一步水解常數表達式K_hl=

 

，常溫時K_hl的值為

 

．若在Na₂CO₃溶液中同時加入少量Na₂CO₃固體與適當升高溶液溫度，則K_hl的值

 

（填變大、變小、不變或不確定）．
（4）某文獻報導了不同金屬離子及其濃度對雙氧水氧化降解海藻酸鈉溶液反應速率的影響，實驗結果如圖1、圖2所示．

注：以上實驗均在溫度為20℃、w（H₂O₂）=0.25%、pH=7.12、海藻酸鈉溶液濃度為8mg?L^-l的條件下進行．圖1中曲線a：H₂O₂；b：H₂O₂+Cu²⁺；c：H₂O₂+Fe²⁺；d：H₂O₂+Zn²⁺；e：H₂O₂+Mn²⁺；圖2中曲線f：反應時間為1h；g：反應時間為2h；兩圖中的縱坐標代表海藻酸鈉溶液的粘度（海藻酸鈉濃度與溶液粘度正相關）．
由上述信息可知，下列敘述錯誤的是

 

（填序號）．
A．錳離子能使該降解反應速率減緩
B．亞鐵離子對該降解反應的催化效率比銅離子低
C．海藻酸鈉溶液粘度的變化快慢可反映出其降解反應速率的快慢
D．一定條件下，銅離子濃度一定時，反應時間越長，海藻酸鈉溶液濃度越小．

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學平衡常數的含義,化學平衡的影響因素

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）過氧化氫做消毒劑是利用過氧化氫的氧化性，據此分析選項中元素化合價變化判斷；
（2）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算所需讓化學方程式，分析計算得到熱化學方程式分析熵變；
（3）①依據催化劑加快反應速率的原因是降低反應活化能，改變反應速率，不改變化學平衡，畫出變化曲線；
②依據碳酸根離子水解離子方程式結合平衡常數概念寫出水解平衡常數，水溶液中依據離子積常數和弱電解質電離平衡常數換算得到水解平衡常數；水解平衡是吸熱反應，升溫平衡正向進行，增大碳酸根離子濃度，水解正向進行；
（4）根據圖片中曲線變化趨勢與溶液粘度、反應速率之間的關系分析．

解答： 解：（1）H₂O₂所體現的性質與其可以作為消毒劑完全一致的是，過氧化氫表現氧化性分析；
A．BaO₂+2HCl

冰  .

H₂O₂+BaCl₂，過氧化氫是反應生成物，故A不符合；
 B．Ag₂O+H₂O₂═2Ag+O₂+H₂O，過氧化氫從-1價變化為0價，做還原劑，故B不符合；
C．2H₂O₂

△   .

2H₂O+O₂↑，過氧化氫自身氧化還原反應，故C不符合；      
 D． H₂O₂+NaCrO₂+NaOH═Na₂CrO₄+H₂O，反應中過氧化氫氧元素化合價從-1價變化為-2價，反應中做氧化劑，故D符合；
故答案為：D．
（2）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^-l
依據蓋斯定律計算①+②×2+③×2得到，反應的熱化學方程式：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-643.28KJ/mol；反應前后氣體體積增大，所以△S＞0；
故答案為：-643.28KJ/mol；＞；
（3）①催化劑加快反應速率的原因是降低反應活化能，改變反應速率，不改變化學平衡，虛線代表使用催化劑，起始于結束點重合，最高點比原曲線低，畫出的變化曲線為，故答案為：；
②往Na₂CO₃溶液中加入H₂O₂也會有氣泡產生．已知常溫時H₂CO₃的電離常數分別為Ka_l=4.3×l0^-7，Ka₂=5.0×l0^-11．Na₂CO₃溶液中CO₃^2-第一步水解離子方程式為：
CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，常數表達式K_hl=

c(HCO3-)c(OH-)

c(CO32-)

，H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，Ka₂=

c(CO32-)c(H+)

c(HCO3-)

，依據離子積常數和電離平衡常數得到K_hl=

c(HCO3-)c(OH-)

c(CO32-)

×

c(H+)

c(H+)

=

Kw

Ka2

=

10-14

5×10-11

=2.0×10^-4 ；若在Na₂CO₃溶液中同時加入少量Na₂CO₃固體與適當升高溶液溫度，水解平衡是吸熱反應，升溫平衡正向進行，增大碳酸根離子濃度，水解正向進行，Kh增大；
故答案為：

c(HCO3-)c(OH-)

c(CO32-)

；2.0×10^-4 ；變大；
（4）根據圖2知，縱坐標越大其粘度越大，相同時間內縱坐標變化越大，其反應速率越快，根據圖3知，相同濃度的銅離子溶液中，縱坐標變化越大，其反應速率越大，
A．e曲線變化不明顯，所以錳離子能使該降解反應速率減緩，故A正確；
B．相同時間內，含有亞鐵離子的曲線縱坐標變化比含有銅離子的大，所以亞鐵離子對該降解反應的催化效率比銅離子高，故B錯誤；
C．海藻酸鈉濃度與溶液粘度正相關，粘度變化越大海藻酸鈉濃度變化越大，其反應速率越大，所以海藻酸鈉溶液粘度的變化快慢可反映出其降解反應速率的快慢，故C正確；
D．根據圖3知，一定條件下，銅離子濃度一定時，反應時間越長，溶液粘度越小，則海藻酸鈉溶液濃度越小，故D正確；
故選B．

點評：本題考查較綜合，涉及熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用、水解平衡常數、電離平衡常數、水溶液中離子積常數的計算分析等知識點，難點是圖象分析，會采用“定一議二”的方法分析圖象，難度較大．