Question

【題目】某小組同學探究Cu和H2O2的反應。

（猜想預測）

猜想1：Cu與H2O2不發生反應；

猜想2：Cu與H2O2可能發生氧化還原反應，H2O2作氧化劑。

（實驗探究）

實驗ⅰ：向裝有0.5 g Cu的燒杯中加入20 mL 30% H2O2溶液，一段時間內無明顯現象，10 小時后，溶液中有少量藍色渾濁，Cu片表面附著少量藍色固體。

(1)通過該實驗證明了猜想2成立，寫出該反應的化學方程式：________。

（繼續探究）

針對該反應速率較慢，小組同學查閱資料，設計并完成了下列實驗。

資料：Cu2+ + 4NH3 [ Cu(NH3)4] 2+ ，[ Cu(NH3)4] 2+為深藍色；Cu(OH)2可溶于氨水形成深藍色溶液。

裝置	序號	試劑a	現象
	ⅱ	20 mL 30% H2O與4 mL 5 mol/L H2SO4 混合液	Cu表面很快生產少量氣泡，溶液逐漸變藍，產生較多氣泡
	ⅲ	20 mL 30% H2O2與4 mL5 mol/L氨水混合液	溶液立即變為深藍色，產生大量氣泡，Cu表面有少量藍色不溶物

(2)實驗ⅱ中：溶液變藍的原因是________(用化學用語解釋)；經檢驗產生的氣體為氧氣，產生氧氣的原因是________。

(3)對比實驗ⅰ和ⅲ，為探究氨水對Cu的還原性或H2O2氧化性的影響，該同學利用如圖裝置繼續實驗。

已知：電壓大小反映了物質氧化還原性強弱的差異；物質氧化性與還原性強弱差異越大，電壓越大。

a.K閉合時，電壓為x。

b.向U型管右側溶液中滴加氨水后，電壓不變。

c.繼續向U型管左側溶液中滴加氨水后，電壓增大了y。

該實驗的結論：_________。利用該方法也可證明酸性增強可提高H2O2的氧化性，導致Cu溶解速率加快。

(4)對比實驗ⅱ和ⅲ，實驗ⅲ中產生氧氣速率明顯更快，可能的原因是_______。

(5)實驗ⅲ有少量藍色不溶物，小組同學加入少量NH4Cl可使其溶解，結合文字和化學用語解釋不溶物溶解的原因：________。

(6)基于以上實驗，影響Cu與H2O2反應速率的因素有________。

Answer 1

【答案】Cu＋H2O2= Cu (OH)2↓ Cu＋H2O2 ＋2H+=Cu2＋＋2H2O 產生的銅離子催化了過氧化氫分解；或銅離子氧化了過氧化氫 加入氨水，提高了Cu的還原性 Cu(NH3)42+對H2O2分解有很好的催化作用 Cu (OH)2(aq)Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)，加入少量NH4Cl，NH3＋H2O NH3·H2O NH4+＋OH－，平衡逆移，使c(NH3)增大，Cu2＋＋4NH3 Cu(NH3)42＋，使c(Cu2＋)減小，Cu (OH)2(aq)Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)，正移，沉淀溶解，無沉淀。 酸堿性、產物微粒的種類

【解析】

本實驗通過對Cu和H2O2反應的探究，得出影響Cu和H2O2反應速率快慢的因素；通過對比溶液酸堿性對反應速率的影響得出堿性條件下Cu和H2O2的反應速率較快的結論，通過對比實驗考查加入氨水后，氨水對雙氧水的作用和氨水對Cu2+的作用考查氨水的加入對反應的氧化性或還原性強弱的影響。

（1）向過氧化氫溶液中加入Cu，一段時間后Cu表面出現少量藍色固體，說明有含銅離子的物質生成，故可推測反應為Cu和H2O2的反應，反應方程式為Cu＋H2O2= Cu (OH)2↓；

（2）實驗ii中溶液變藍，說明Cu與H2O2在酸性條件下可以發生反應，生成Cu2+，反應的離子方程式為Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O；經檢驗，產生的氣體為氧氣，說明過氧化氫大量分解，而溶液反應生成的Cu2+有催化作用，可以催化雙氧水分解，產生大量氣泡；

（3）向U型管雙氧水一側加入氨水，電壓物明顯變化，說明在雙氧水中加入氨水不會影響雙氧水氧化性的強弱，而向U型管硫酸銅一側加入氨水，氨水可以和Cu2+發生反應生成四氨合銅離子，這時電壓發生了變化，說明氨水的加入改變了Cu2+還原性的大小，使Cu2+的還原性增強；

（4）對比實驗ii和試驗iii，實驗iii中產生氧氣的速率更快，在實驗iii中Cu和雙氧水反應生成的Cu(OH)2與加入的氨水發生絡合反應，產生大量的Cu(NH3)42+，對比實驗ii，是Cu(NH3)42+對H2O2分解有很好的催化作用；

（5）實驗iii中少量不溶物為Cu(OH)2，加入少量氯化銨后不溶物消失，原因是：Cu(OH)2(aq)Cu2+(aq)+2OH-(aq)，加入少量NH4Cl，NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-，平衡逆移，使c(NH3)增大，Cu2++4NH3Cu(NH3)42＋，使c(Cu2+)減小，Cu(OH)2(aq)Cu2+(aq)+2OH-(aq)，正移，沉淀溶解，無沉淀。

（6）基于以上實驗，影響Cu與H2O2反應速率的因素有酸堿性、產物微粒的種類。