过氧化氢(H2O2)是重要的化工产品,广泛应用于绿色化学合成、医疗消毒等领域。回答下列问题:(1)已知:H2(g)+12O2(g)=H2O(l)△H1=
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过氧化氢(H2O2)是重要的化工产品,广泛应用于绿色化学合成、医疗消毒等领域。
回答下列问题:
(1)已知:H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H1=-286kJ•mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O2(l)△H2=-188kJ•mol-1
过氧化氢分解反应2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)的△H=
-196
-196
kJ•mol-1。
不同温度下过氧化氢分解反应的平衡常数K(313K)
小于
小于
K(298K) (填>、<或=)。
(2)100℃时,在不同金属离子存在下,纯过氧化氢24h的分解率见下表:
由上表数据可知,能使过氧化氢分解反应活化能降低最多的离子是
Cr3+
Cr3+
。
贮运过氧化氢时,可选用的容器材质为
B
B
(填标号)。
A.不锈钢B.纯铝C.黄铜D.铸铁
(3)过氧化氢的Ka1=2.24×10-12,H2O2的酸性
>
>
H2O (填>、<或=)。
研究表明,过氧化氢溶液中HO2-的浓度越大,过氧化氢的分解速率越快。常温下,不同浓度的过氧化氢分解率与pH的关系如图所示。一定浓度的过氧化氢,pH增大分解率增大的原因是
pH升高,c(HO2-)增大,分解速率加快
pH升高,c(HO2-)增大,分解速率加快
:相同pH下,过氧化氢浓度越大分解率越低的原因是
H2O2浓度越大,其电离度越小,分解率越小
H2O2浓度越大,其电离度越小,分解率越小
。
【思考】(1)根据盖斯定律计算所求反应的焓变,根据过氧化氢分解反应的焓变分析温度对化学平衡常数的影响;
(2)根据表中数据分析,Cr3+加入量最少,H2O2的分解率最大,Al3+对H2O2分解的影响最小,贮运过氧化氢时,要求容器材质不能促进H2O2的分解;
(3)根据过氧化氢的Ka1和Kw比较,根据图象,pH增大,H2O2分解率增大,考虑到pH增大,溶液中c(HO2-)增大,促进H2O2的分解,相同pH下,过氧化氢浓度越大分解率越低,考虑H2O2浓度越大,电离度越小。
【解答】解:(1)已知:①H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H1=-286kJ/mol,
②H2(g)+O2(g)=H2O2(l)△H2=-188kJ/mol,
所求反应为:2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g),反应可由①×2-2×②得到,根据盖斯定律,该反应的焓变为△H=2△H1-2△H2=-196kJ/mol,
过氧化氢分解反应为放热反应,温度升高不利于反应正向进行,所以化学平衡常数降低,所以不同温度下过氧化氢分解反应的平衡常数K(313K)小于K(298K),
故答案为:-196;小于;
(2)根据表中数据分析,Cr3+加入量最少,H2O2的分解率最大,所以能使过氧化氢分解反应活化能降低最多的离子是Cr3+,
Al3+对H2O2分解的影响最小,贮运过氧化氢时,要求容器材质不能促进H2O2的分解,所以应选纯铝,
故答案为:Cr3+;B;
(3)根据过氧化氢的Ka1和Kw比较,过氧化氢的Ka1=2.24×10-12>Kw,所以H2O2的酸性>H2O,
根据图象,pH增大,H2O2分解率增大,考虑到pH增大,溶液中c(HO2-)增大,促进H2O2的分解,
过氧化氢浓度越大分解率越低,考虑H2O2浓度越大,电离度越小,
故答案为:>;pH升高,c(HO2-)增大,分解速率加快;H2O2浓度越大,其电离度越小,分解率越小。
【解读】本题考查过氧化氢的有关知识,为高考常见题型和高频考点,侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查,注意外界因素对化学反应速率的影响,(4)③计算是该题的难点,题目难度中等。
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