Question

某些金屬及金屬氧化物對H₂O₂的分解反應具有催化作用，請回答下列問題：

（1）已知：2H₂O₂(aq) = 2 H₂O (l) + O₂(g) 的< 0, 則該反應的逆反應能否自發進行？      （填“能”或“不能”），判斷依據是      。

（2）某同學選用Ag、Pt、Cu、TiO₂作為催化劑，在25℃ 時，保持其它實驗條件相同，測得生成的O₂體積（V）。V與分解時間(t)的關系如圖所示（O₂的體積已折算成標準狀況），則：在不同催化劑存在下，H₂O₂分解反應的活化能大小順序是 E_a(  ) > E_a(  ) > E_a(  ) > E_a(  ) （括號內填寫催化劑的化學式)金屬Pt 催化下，H₂O₂分解的反應速率v(O₂) =      mol·s^-1

（3）為研究溫度對H₂O₂分解速率的影響（不加催化劑），可將一定濃度和體積的H₂O₂置于密閉容器中，在某溫度下，經過一定的時間t，測定生成O₂的體積V。然后保持其它初始條件不變，改變溫度T，重復上述實驗。獲得V(O₂) ~ T關系曲線。下列趨勢圖最可能符合實測V(O₂) ~ T關系曲線的是      ，原因是      。

(A)                  (B)                 (C)                (D)

（4）以Pt為電極電解H₂O₂也可產生氧氣，寫出H₂O₂水溶液電解過程中的電極反應式（已知：H₂O₂的氧化性及還原性均比H₂O強）：陰極      ；陽極       。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）不能     （1分）

逆反應的> 0，，因此在任何溫度下都不能自發進行   （2分）

（2）①E_a(TiO₂) > E_a(Cu) > E_a(Pt) > E_a(Ag)            （2分）

② 8.9×10^-7     （2分）

（3）C       （2分）

因該反應是不可逆反應，不考慮溫度對平衡移動的影響。溫度升高反應速率加快，因而經過相同反應時間后測得的O₂體積隨溫度升高而增大   （2分）

（4）H₂O₂ + 2H⁺ + 2e^- = 2H₂O         （2分，其它合理答案也給分）

H₂O₂ - 2e^- = O₂↑ + 2H⁺      （2分，其它合理答案也給分）

【解析】

試題分析：

（1）該反應的逆反應是吸熱的反應，并且還是熵減的方向，因此不能自發進行；逆反應的> 0，，因此在任何溫度下都不能自發進行

（2）①從圖上可以看出，在同一個時間點上，二氧化鈦分解生成的氧氣的量少，銅、鉑、銀依次增多，因此有：E_a(TiO₂) > E_a(Cu) > E_a(Pt) > E_a(Ag)

② 反應速率是間位時間內濃度的變化量：8.9×10^-7

（3）這個反應不是可逆反應，這個很重要，不考慮溫度對平衡移動的影響。溫度升高反應速率加快，因而經過相同反應時間后測得的O₂體積隨溫度升高而增大。

（4）H₂O₂的氧化性及還原性均比H₂O強，因此在兩極得失電子都是雙氧水了：

陰極：H₂O₂ + 2H⁺ + 2e^- = 2H₂O

陽極：H₂O₂ - 2e^- = O₂↑ + 2H⁺

考點：化學反應速率、化學反應的方向以及電化學。