过氧化氢的性质及其应用

1．(2015·宿迁一诊)已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ，在含少量I的溶液中，H2O2分解的机理为

H2O2＋I===H2O＋IO 慢 H2O2＋IO===H2O＋O2＋I 快

下列有关该反应的说法正确的是( ) A．反应速率与I的浓度有关 B．IO也是该反应的催化剂 C．反应活化能等于98 kJ·mol D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)

2．(2015·扬州5月质检)向H2O2溶液中加入适量稀硫酸酸化的硫酸亚铁溶液，依次观察到如下现象：①反应刚开始，仅有少量气泡产生；②反应片刻后，有大量气泡产生；③试管底部最终出现红褐色沉淀。下列判断正确的是( ) A．①中仅发生一个反应 B．Fe能催化H2O2的分解 C．反应过程中溶液pH不断减小 D．FeSO4与等物质的量的H2O2恰好反应

3．(2015·河南八市重点高中9月质检)过氧化氢是一种绿色氧化剂、还原剂，工业上有多种方法制备H2O2。

(1)①研究表明，H2O2相当于二元弱酸，则它的一级电离方程式为______________________________________，已知常温下1 L的H2O2相当于48.3 mol，其K1≈1.67×10

－12

3＋

－1

－

－

－

－

－

－

－

。则该温度下H2O2中c(H)约为______________________，写出它与足量Ba(OH)2

＋

反应的化学方程式：_____________________________________________________。 ②乙基蒽醌法是制备过氧化氢最常用的方法，其主要过程可以用下图表示，写出此过程的总反应方程式__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

1

催化剂

③空气阴极法制备H2O2是一种环境友好型、节能型制备方法，电解总方程式为3H2O＋3O2=====3H2O2＋O3，则阳极上电极反应式为____________________________________

________________________________________________________________________。 (2)氧也能与钾元素形成K2O、K2O2、KO2、KO3等氧化物，其中KO2是一种比Na2O2效率高的供氧剂，写出它与CO2反应的化学方程式：________________________________________ ______________________________________________________________________________。 4．(2015·太原第一次月考)过氧化氢是重要的氧化剂、还原剂，它的水溶液又称为双氧水，常用作消毒、杀菌、漂白等，某化学兴趣小组取一定量的过氧化氢溶液，准确测定过氧化氢的含量并进行相关性质实验。

(1)用________________(填仪器名称)移取10.00 mL密度为ρ g·mL的过氧化氢溶液，稀释后转移至250 mL容量瓶中，加水至刻度，摇匀，移取稀释后的过氧化氢溶液25.00 mL至锥形瓶中，加入稀硫酸酸化，用蒸馏水稀释，作被测试样。

(2)用高锰酸钾标准溶液滴定被测试样，写出其反应的离子方程式：____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________。 (3)滴定到达终点的现象是_____________________________________________________ ___________________________________________________________________________。 (4)滴定三次平均耗用c mol·L KMnO4溶液V mL，则原溶液中过氧化氢的质量分数为________________。

(5)若滴定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，则测定结果____________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。

(6)若用该双氧水与二氧化锰混合制取氧气，反应完毕后回收二氧化锰的实验步骤是________________________________________________________________________。 5．(2015·北京平谷4月模拟)过氧化氢的水溶液俗称双氧水，它的用途很广，常用于消毒、杀菌、漂白等。试回答下列问题：

(1)过氧化氢含有的化学键为______________________。

(2)Na2O2、K2O2以及BaO2都可与酸作用生成过氧化氢，目前实验室制取过氧化氢溶液可取上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，然后经________操作即可制得，则上述最适合的过氧化物是__________。

(3)几乎所有古代艺术家的油画都是以铅白2PbCO3·Pb(OH)2为底色，但若空气中含H2S气体，铅白就会变黑，可以用H2O2将黑色物质氧化成颜色相近的PbSO4而修复，写出铅白在空气中变黑的化学方程式：___________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (4)甲酸钙[Ca(HCOO)2]广泛用于食品工业生产上，实验室制取甲酸钙的方法之一是将氢氧化

2

－1

－1

钙和甲醛溶液依次加入到质量分数为30%～70%的过氧化氢溶液中，则该反应的化学方程式为__________________________________________________，过氧化氢比理论用量稍多，其目的是________________________________________。反应温度最好控制在30～70 ℃，温度不易过高，其主要原因是________________________________________。

(5)过氧化氢与碳酸钠的加合物 Na2CO3·xH2O2比较稳定，方便储存，可用于消毒、漂白，现称取100 g Na2CO3·xH2O2晶体加热，实验结果如图所示，则该晶体的组成为______________________。

3

答案解析

1．A [已知：①H2O2＋I===H2O＋IO 慢，②H2O2＋IO===H2O＋O2＋I 快，过氧化氢分解快慢决定于反应慢的①，I是①的反应物之一，其浓度大小对反应不可能没有影响，例如，其浓度为0时反应不能发生，A正确；将反应①＋②可得总反应方程式，反应的催化剂是I，IO只是中间产物，B错误；1 mol过氧化氢分解的ΔH＝－98 kJ·mol，ΔH不是反应的活化能，是生成物与反应物的能量差，C错误；因为反应是在含少量I的溶液中进行的，溶液中水的浓度是常数，不能用其浓度变化表示反应速率，D错误。]

2．B [过氧化氢具有强氧化性，将亚铁离子氧化为铁离子，反应的离子方程式：2Fe＋H2O2＋2H===2Fe＋2H2O，同时发生反应：2H2O2===2H2O＋O2↑，存在两个反应，A错误；②反应片刻后，有大量气泡产生，说明发应生成的铁离子起到催化剂的作用，B正确；根据方程式2Fe＋H2O2＋2H===2Fe＋2H2O可知反应消耗氢离子，pH不断增大，C错误；由2Fe＋H2O2＋2H===2Fe＋2H2O知，FeSO4与H2O2按照物质的量比2∶1参加反应，D错误。] 3．(1)①H2O2

H＋HO2 9×10 mol·L

＋

－

－6

－1

＋

3＋

2＋

＋

3＋

2＋

＋

3＋

2＋

－

－

－1

－

－－

－

－

－

催化剂

Ba(OH)2＋H2O2===2H2O＋BaO2 ②H2＋O2=====H2O2 ③2H2O－2e===H2O2＋2H (2)3KO2＋2CO2===2K2CO3＋3O2 解析 (1)①根据H2O2

－1

－6

－

＋

c(H＋)·c(HO－2)

H＋HO，计算K＝，c(H＋)＝(1.67×10 －12×48.3)

c(H2O2)

＋

－2

－1

mol·L＝9×10 mol·L，过氧化氢相当于二元弱酸，所以和氢氧化钡反应的方程式为催化剂

Ba(OH)2＋H2O2===2H2O＋BaO2；②由图可以看出，反应过程中的有机物为催化剂，H2＋O2=====H2O2；③水在阳极上发生氧化反应生成H2O2：2H2O－2e===H2O2＋2H。(3)因为KO2可以作供氧剂，故与二氧化碳反应生成碳酸钾和氧气，方程式为3KO2＋2CO2===2K2CO3＋3O2。 4．(1)酸式滴定管(或移液管)

(2)2MnO4＋5H2O2＋6H===2Mn＋8H2O＋5O2↑

(3)滴入一滴高锰酸钾溶液，溶液呈浅红色，且30秒内不褪色 8.5cV(4)% (5)偏高 (6)过滤、洗涤

ρ

解析 (1)过氧化氢溶液有强氧化性，应用酸式滴定管或移液管。(2)高锰酸钾有强氧化性，能将双氧水氧化为氧气，先确定缺的是O2，然后根据电子转移守恒配平。(4)根据化学方程式可以得到关系式：2MnO4～5H2O2，耗用c mol·L KMnO4标准溶液V mL，即cV×10 mol的高锰酸钾时，所用双氧水的物质的量：2.5cV×10 mol，则原过氧化氢的质量为0.025cV 0.85cV g－1

mol×34 g·mol＝0.85cV g，过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为－1

10.00 mL×ρ g·mL

－3

－

－1

－3

－

＋

2＋

－

＋

4