Question

【題目】某小組同學(xué)探究Cu和H2O2的反應(yīng)。

（猜想預(yù)測）

猜想1：Cu與H2O2不發(fā)生反應(yīng)；

猜想2：Cu與H2O2可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，H2O2作氧化劑。

（實驗探究）

實驗�。合蜓b有0.5 g Cu的燒杯中加入20 mL 30% H2O2溶液，一段時間內(nèi)無明顯現(xiàn)象，10 小時后，溶液中有少量藍(lán)色渾濁，Cu片表面附著少量藍(lán)色固體。

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

（繼續(xù)探究）

針對該反應(yīng)速率較慢，小組同學(xué)查閱資料，設(shè)計并完成了下列實驗。

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

裝置	序號	試劑a	現(xiàn)象
	ⅱ	20 mL 30% H2O與4 mL 5 mol/L H2SO4 混合液	Cu表面很快生產(chǎn)少量氣泡，溶液逐漸變藍(lán)，產(chǎn)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?yōu)樯钏{(lán)色，產(chǎn)生大量氣泡，Cu表面有少量藍(lán)色不溶物

(2)實驗ⅱ中：溶液變藍(lán)的原因是________(用化學(xué)用語解釋)；經(jīng)檢驗產(chǎn)生的氣體為氧氣，產(chǎn)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(xué)利用如圖裝置繼續(xù)實驗。

已知：電壓大小反映了物質(zhì)氧化還原性強(qiáng)弱的差異；物質(zhì)氧化性與還原性強(qiáng)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(cè)溶液中滴加氨水后，電壓不變。

c.繼續(xù)向U型管左側(cè)溶液中滴加氨水后，電壓增大了y。

該實驗的結(jié)論：_________。利用該方法也可證明酸性增強(qiáng)可提高H2O2的氧化性，導(dǎo)致Cu溶解速率加快。

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

(5)實驗ⅲ有少量藍(lán)色不溶物，小組同學(xué)加入少量NH4Cl可使其溶解，結(jié)合文字和化學(xué)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(yīng)速率的因素有________。

Answer 1

【答案】Cu＋H2O2= Cu (OH)2↓ Cu＋H2O2 ＋2H+=Cu2＋＋2H2O 產(chǎn)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(chǎn)物微粒的種類

【解析】

本實驗通過對Cu和H2O2反應(yīng)的探究，得出影響Cu和H2O2反應(yīng)速率快慢的因素；通過對比溶液酸堿性對反應(yīng)速率的影響得出堿性條件下Cu和H2O2的反應(yīng)速率較快的結(jié)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(yīng)的氧化性或還原性強(qiáng)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(xiàn)少量藍(lán)色固體，說明有含銅離子的物質(zhì)生成，故可推測反應(yīng)為Cu和H2O2的反應(yīng)，反應(yīng)方程式為Cu＋H2O2= Cu (OH)2↓；

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

（3）向U型管雙氧水一側(cè)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(qiáng)弱，而向U型管硫酸銅一側(cè)加入氨水，氨水可以和Cu2+發(fā)生反應(yīng)生成四氨合銅離子，這時電壓發(fā)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(qiáng)；

（4）對比實驗ii和試驗iii，實驗iii中產(chǎn)生氧氣的速率更快，在實驗iii中Cu和雙氧水反應(yīng)生成的Cu(OH)2與加入的氨水發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，產(chǎn)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(yīng)速率的因素有酸堿性、產(chǎn)物微粒的種類。