Question

2013年10月我市因臺風菲特遭受到重大損失，市疾控中心緊急采購消毒藥品，以滿足災后需要．復方過氧化氫消毒劑具有高效、環(huán)保、無刺激無殘留，其主要成分H₂O₂是一種無色粘稠液體，請回答下列問題：

（1）火箭發(fā)射常以液態(tài)肼（N₂H₄）為燃料，液態(tài)H₂O₂為助燃劑．已知：
N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ?mol^-1
H₂O₂（l）═H₂O（l）+

1

2

O₂（g）△H=-98.64kJ?mol^-1
H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1
則反應N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）的△H=

 

，
（2）據(jù)報道，以硼氫化合物NaBH₄（B元素的化合價為+3價）和H₂O₂作原料的燃料電池，負極材料采用Pt/C，正極材料采用MnO₂，可用作空軍通信衛(wèi)星電，其工作原理如圖1所示．
則該電池的正極反應

 

（3）H₂O₂是一種不穩(wěn)定易分解的物質．圖2是H₂O₂在沒有催化劑時反應進程與能量變化圖，請在圖畫出使用催化劑加快分解速率時能量與進程圖．
（4）某化學興趣小組欲測定H₂O₂的分解速率，取溶液0.5L進行分析，數(shù)據(jù)如表格所示：

t（S）	0	2	4	6	8	10
n（H2O2）（moL）	0.8	0.7	0.62	0.55	0.27	0.03

在上述表格中已知某一時刻向H₂O₂溶液中加入催化劑，則加入催化劑后整段時間內H₂O₂的平均分解速率

 

．
（5）H₂O₂還是一種藥物化學分析的氧化劑，能用于藥物的分析．

①此檢驗過程中加過量H₂O₂反應的離子方程式為

 

．
②從紅褐色的懸濁液到最后的稱量，其過程中所需的基本操作有

 

（按操作的順序填寫）．
A．過濾      B．洗滌      C．萃取     D．分液     E．冷卻     F．灼燒
③最后稱量紅棕色固體的質量為0.8960g，那么該藥片中硫酸亞鐵的質量分數(shù)為

 

（小數(shù)點后面保留一位有效數(shù)字）．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學方程式的有關計算,常見化學電源的種類及其工作原理,反應速率的定量表示方法,物質的分離、提純的基本方法選擇與應用

專題：實驗設計題,基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當?shù)南禂?shù)進行加減，反應熱也處于相應的系數(shù)進行相應的加減，構造目標熱化學方程式，據(jù)此計算△H；
（2）原電池負極發(fā)生氧化反應，正極反應還原反應，由原電池工作原理圖1可知，電極a為負極，電極b為正極，H₂O₂在正極放電生成OH^-；
（3）依據(jù)催化劑加快反應速率的原因是降低反應活化能，改變反應速率，不改變化學平衡，畫出變化曲線；
（4）化劑加快反應速率結合反應速率是利用單位時間內物質濃度變化表示反應速率，依據(jù)V=

△c

△t

計算；
（5）①H₂O₂與亞鐵離子反應生成鐵離子和水，以此寫出離子方程式即可；
②從紅褐色的懸濁液過濾得到含氫氧化鐵的濾渣，洗滌除掉吸附的雜質離子，灼燒分解生成氧化鐵，冷卻后稱量；
③先求出氧化鐵中鐵的質量，根據(jù)鐵原子守恒可知硫酸亞鐵的質量，然后求硫酸亞鐵的質量分數(shù)即可；

解答： 解：（1）①N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ?mol^-1
②H₂O₂（l）═H₂O（l）+

1

2

O₂（g）△H=-98.64kJ?mol^-1
③H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1
由蓋斯定律，①+②×2+③×3得N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-534kJ?mol^-1+2×（-98.64kJ?mol^-1）+2×44kJ?mol^-1=-643.28KJ/mol，
故答案為：-643.28KJ/mol；
（2）原電池負極發(fā)生氧化反應，正極反應還原反應，由原電池工作原理圖1可知，電極a為負極，電極b為正極，H₂O₂在正極放電生成OH^-，電極反應式為H₂O₂+2e^-=2OH^-，
故答案為：H₂O₂+2e^-=2OH^-；
（3）催化劑加快反應速率的原因是降低反應活化能，改變反應速率，不改變化學平衡，虛線代表使用催化劑，起始于結束點重合，最高點比原曲線低，畫出的變化曲線為，
故答案為：；
（4）催化劑加快反應速率，溶液0.5L中，在6S時H₂O₂的分解速率加快，說明加入催化劑，此時的物質的量濃度為1.1mol/L，10s末為0.06mol/L，則加入催化劑后整段時間內H₂O₂的平均分解速率=

1.1mol/L-0.06mol/L

4S

=0.26 mol/（ L．S），
故答案為：0.26 mol/（ L．S）；
（5）①H₂O₂與亞鐵離子反應生成鐵離子和水，離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
②從紅褐色的懸濁液過濾得到含氫氧化鐵的濾渣，洗滌除掉吸附的雜質離子，灼燒分解生成氧化鐵，冷卻后稱量，
故答案為：A、B、F、E；
③氧化鐵中鐵元素的質量為：0.8960g×

112

160

=0.6272g，根據(jù)鐵元素守恒可知硫酸亞鐵中鐵元素的質量為0.6272g，則硫酸亞鐵的質量為：0.6272g×

152

56

=1.7024g，因此硫酸亞鐵的質量為：

1.7024g

0.3g×10

×100%=56.7%，
故答案為：56.7%；

點評：本題較為綜合考查了過氧化氫，涉及熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用、原電池反應原理、實驗步驟的設計、化學平衡圖象、閱讀題目獲取信息的能力等，題目難度中等，需要學生具備運用信息與基礎知識分析問題、解決問題的能力．注意計算硫酸亞鐵質量分數(shù)鐵元素守恒的應用．