Question

通常狀況下，過氧化氫是一種無色透明的液體，在實驗室和生產中應用廣泛．
（1）火箭推進器中分別裝有聯氨（N₂H₄）和過氧化氫，它們發生反應的熱化學方程式為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-642.2kJ?mol^-1
又知：2H₂O₂（l）=2H₂O（l）+O₂（g）△H=-196.4kJ?mol^-1
H₂O（l）=H₂O（g）△H=44kJ?mol^-1
請寫出N₂H₄（l）與O₂（g）反應生成N₂（g）和H₂O（l） 的熱化學方程式：

 

．
（2）H₂O₂是一種二元弱酸，其第一步電離的電離方程式為

 

．
（3）過二硫酸銨法是目前最流行的制備H₂O₂的方法．即電解含 H₂SO₄的（NH₄）₂SO₄溶液制取（NH₄）₂S₂O₈，如圖1所示，再加熱水解即可得H₂O₂和（NH₄）₂SO₄．

①電解時，陽極的電極方程式

 

；
②寫出生成H₂O₂的反應的化學方程式：

 

．
（4）Fenton法常用于處理含難降解有機物的工業廢水，通常是在調節好pH和Fe²⁺濃度的廢水中加入H₂O₂，所產生的羥基自由基能降解有機污染物p-CP．控制p-CP的初始濃度相同，在不同實驗條件下進行如下實驗，測得p-CP的濃度隨時間變化關系如圖2所示．

實驗 編號	T/K	pH	c/10-3mol?L-1
			H2O2	Fe2+
Ⅰ	298	3	6.0	0.30
Ⅱ	313	3	6.0	0.30
Ⅲ	298	10	6.0	0.30

①請根據實驗I的曲線，計算降解反應
在50～150s內的反應速率ν（p-CP）=

 

mol?L^-1?s^-1．
②實驗Ⅰ、Ⅱ表明，溫度升高，降解反應速率增大．但溫度過高時反而導致降解反應速率減小，請分析原因：

 

．
③實驗Ⅲ得出的結論是：pH=10時，

 

．

Answer 1

分析：（1）根據已知熱化學方程式和目標反應的熱化學反應方程式，利用蓋斯定律來解答；
（2）H₂O₂是一種二元弱酸，其第一步電離出1個氫離子；
（3）已知（NH₄）₂S₂O₈加熱水解可得H₂O₂和（NH₄）₂SO₄，利用原子守恒配平方程式；
（4）由圖象分析濃度變化，再根據反應速率公式v=

△c

△t

計算平均反應速率；
（5）過氧化氫在高溫時易分解；
（6）通過圖片知，當pH=10，隨著時間的變化，其濃度基本不變．

解答：解：（1）N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-642.2kJ?mol^-1   ①
    H₂O（l）=H₂O（g）△H=44kJ?mol^-1②
    2H₂O₂（l）=2H₂O（l）+O₂（g）△H₃=-196.4kJ?mol^-1    ③
則聯氨與氧氣反應的熱化學方程式可用①-②×2-③：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-533.8kJ?mol^-1
故答案為：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-533.8kJ?mol^-1；
（2）H₂O₂是一種二元弱酸，其第一步電離出1個氫離子，其電離方程式為：H₂O₂?HO₂^-+H⁺；故答案為：H₂O₂?HO₂^-+H⁺；
（3）已知（NH₄）₂S₂O₈加熱和水發生水解反應可得H₂O₂和（NH₄）₂SO₄，根據原子守恒可得：（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O

△   .

H₂O₂+（NH₄）₂SO₄+2H₂SO₄；
故答案為：（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O

△   .

H₂O₂+（NH₄）₂SO₄+2H₂SO₄；
（4）在50～150s內，v=

△c

△t

=

(1.2-0.4)×10-3mol/L

(150-50)s

=8.0×10^-6 mol/（L．s），故答案為：8.0×10^-6；
（5）溫度較高時，過氧化氫不穩定易分解，所以溫度過高時反而導致降解反應速率減小，故答案為：過氧化氫在溫度過高時迅速分解；
（6）通過圖片知，當pH=10，隨著時間的變化，其濃度基本不變，即反應速率趨向于零（或該降解反應趨于停止）
故答案為：反應速率趨向于零．

點評：本題考查化學反應速率的影響因素，反應速率的計算，蓋斯定律的應用，弱電解質的電離等，題目綜合性較強，難度較大．