Question

H₂O₂是一種常用綠色氧化劑，在化學(xué)研究中應(yīng)用廣泛．

（1）空氣陰極法電解制備H₂O₂的裝置如圖1所示，主要原理是在堿性電解質(zhì)溶液中，通過利用空氣中氧氣在陰極還原得到H₂O₂和稀堿的混合物．試回答：
①直流電源的a極名稱是

 

．
②陰極電極反應(yīng)式為

 

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③1979年，科學(xué)家們用CO、O₂和水在三苯膦鈀的催化下室溫制得了H₂O₂．相對(duì)于電解法，該
方法具有的優(yōu)點(diǎn)是安全、

 

．
（2）Fe³⁺對(duì)H₂O₂的分解具有催化作用．利用圖2（a）和（b）中的信息，按圖2（c）裝置（連通的A、B瓶中已充有NO₂氣體）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．可觀察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的

 

（填“深”或“淺”），其原因是

 

．
（3）用H₂O₂ 和H₂SO₄ 的混合溶液可溶解印刷電路板金屬粉末中的銅．反應(yīng)的離子方程式是

 

，控制其它條件相同，印刷電路板的金屬粉末用10%H₂O₂和3.0mol?L^-1H₂SO₄溶液處理，測(cè)得不同溫度下銅的平均溶解速率（見下表）

溫度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
Cu的平均溶解速率 （×10-3mol?min-1）	7.34	8.01	9.25	7.98	7.24	6.73	5.76

當(dāng)溫度高于40℃時(shí)，銅的平均溶解速率隨著反應(yīng)溫度的升高而下降，其主要原因是

 

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Answer 1

考點(diǎn)：電解原理,過氧化氫

專題：

分析：（1）由題給信息氧氣在陰極還原得到H₂O₂和稀堿的混合物，則b為負(fù)極，a為正極；電解法需消耗電能，而催化法常溫下即可進(jìn)行；
（2）由圖a可知，1mol過氧化氫總能量高于1mol水與0.5mol氧氣總能量，故過氧化氫分解是放熱反應(yīng)，由圖b可知，2mol二氧化氮的能量高于1mol四氧化二氮的能量，故二氧化氮轉(zhuǎn)化為四氧化二氮的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以圖c中，右側(cè)燒杯的溫度高于左側(cè)，升高溫度使2NO₂（紅棕色）?N₂O₄（無色）△H＜0，向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
（3）溶液變成藍(lán)色，銅被氧化成銅離子：Cu+H₂O₂+H₂SO₄

△   .

CuSO₄+2H₂O；當(dāng)溫度高于40℃時(shí)，銅的平均溶解速率隨著反應(yīng)溫度的升高而下降，其主要原因是：溫度高于40℃后，隨著溫度的升高，H₂O₂的分解速率加快，使溶液中H₂O₂的濃度降低加快，對(duì)銅的溶解速率的影響超過了溫度升高對(duì)銅溶解速率的影響，所以銅的溶解速率逐漸減�。�

解答： 解：（1）由題給信息氧氣在陰極還原得到H₂O₂和稀堿的混合物，則b為負(fù)極，a為正極，陰極電極反應(yīng)式為：O₂+2e^-+2H₂O=H₂O₂+2OH^-，電解需要消耗大量電能，而CO、O₂和水在三苯膦鈀的催化下室溫制得了H₂O₂，不需要額外提供能量，故答案為：正極；O₂+2e^-+2H₂O=H₂O₂+2OH^-；能耗低；
（2）由圖a可知，1mol過氧化氫總能量高于1mol水與0.5mol氧氣總能量，故過氧化氫分解是放熱反應(yīng)，由圖b可知，2mol二氧化氮的能量高于1mol四氧化二氮的能量，故二氧化氮轉(zhuǎn)化為四氧化二氮的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以圖c中，右側(cè)燒杯的溫度高于左側(cè)，升高溫度使2NO₂（紅棕色）?N₂O₄（無色）△H＜0，向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即向生成NO₂移動(dòng)，故B瓶顏色更深，
故答案為：深；H₂O₂分解放熱，使平衡2NO₂═N₂O₄向生成NO₂方向移動(dòng)；
（3）銅與H₂O₂ 和H₂SO₄ 反應(yīng)生成了硫酸銅，反應(yīng)方程式是：Cu+H₂O₂+H₂SO₄

△   .

CuSO₄+2H₂O；由于溫度高于40℃后，隨著溫度的升高，H₂O₂的分解速率加快，使溶液中H₂O₂的濃度降低加快，對(duì)銅的溶解速率的影響超過了溫度升高對(duì)銅溶解速率的影響，所以銅的溶解速率逐漸減��；
故答案為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄

△   .

CuSO₄+2H₂O；溫度高于40℃后，隨著溫度的升高，H₂O₂的分解速率加快，使溶液中H₂O₂的濃度降低加快，對(duì)銅的溶解速率的影響超過了溫度升高對(duì)銅溶解速率的影響，所以銅的溶解速率逐漸減�。�

點(diǎn)評(píng)：本題考查電解原理、反應(yīng)速率影響因素、化學(xué)平衡移動(dòng)等，側(cè)重對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．