Question

（14分）H₂O₂是一种常用绿色氧化剂，在化学研究中应用广泛。

（1）空气阴极法电解制备H₂O₂的装置如下图所示，主要原理是在碱性电解质溶液中，通过利用空气中氧气在阴极还原得到H₂O₂和稀碱的混合物。

试回答：

①直流电源的a极名称是      。

②阴极电极反应式为              。

③1979年，科学家们用CO、O₂和水在三苯膦钯的催化下制得了H₂O₂。相对于电解法，该方法具有的优点是安全、         。

（2）Fe³⁺对H₂O₂的分解具有催化作用。利用图(a)和(b)中的信息，按图(c)装置（连通的A、B瓶中已充有NO₂气体）进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的       （填“深”或“浅”），其原因是                 。

（3）用H₂O₂ 和H₂SO₄ 的混合溶液可溶解印刷电路板金属粉末中的铜。反应的离子方程式是          ，控制其它条件相同，印刷电路板的金属粉末用10%H₂O₂ 和3.0mol·L^－1H₂SO₄溶液处理，测得不同温度下铜的平均溶解速率（见下表）

温度（℃）	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

当温度高于40℃时，铜的平均溶解速率随着反应温度的升高而下降，其主要原因是        。

Answer

（1）①正极 ② O2 + 2e－+ 2H2O＝H2O2 + 2OH－ ③能耗低

（2）①深 ②H2O2分解放热，使平衡2NO2N2O4向生成NO2方向移动

（3）Cu + H2O2 +2H+＝Cu2+ + 2H2O；温度升高，H2O2分解速率加快 （每空2分）

【解析】

试题分析：（1）①根据装置图可知，与电源b极相连的电极产生双氧水，由于利用空气中氧气在阴极还原得到H2O2和稀碱的混合物，这说明该电极是阴极，即b是负极，则a是正极。

②电解池中阴极得到电子，发生还原反应，双氧水在阴极产生，则阴极电极反应式为O2 + 2e－+ 2H2O＝H2O2 + 2OH－。

③由于电解法需要消耗大量的电能，所以该方法的另外一个优点是能耗低。

（2）由于Fe3+对H2O2的分解具有催化作用，根据图像可知而双氧水分解是放热反应，所以B瓶中溶液温度高。又因为NO2转化为N2O3是放热反应，升高温度促使平衡2NO2N2O4向生成NO2方向移动，所以颜色深。

（3）双氧水具有氧化性，在稀硫酸溶液中能把铜氧化生成硫酸铜和水，反应的离子方程式为Cu + H2O2 +2H+＝Cu2+ + 2H2O。由于双氧水不稳定，受热易分解，温度过高时导致H2O2分解速率加快，因此铜的平均溶解速率随着反应温度的升高反而下降。

考点：考查电化学原理的应用、双氧水性质以及外界条件对反应速率和平衡状态的影响