Question

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室温制得了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 。

【解析】

试题分析：（1）由题给信息氧气在阴极还原得到H2O2和稀碱的混合物，则b为负极，a为正极，阴极电极反应式为：O2+2e-+2H2O=H2O2+2OH-，电解需要消耗大量电能，而CO、O2和水在三苯膦钯的催化下室温制得了H2O2，不需要额外提供能量，故答案为：正极；O2+2e-+2H2O=H2O2+2OH-；能耗低；

（2）由图a可知，1mol过氧化氢总能量高于1mol水与0.5mol氧气总能量，故过氧化氢分解是放热反应，由图b可知，2mol二氧化氮的能量高于1mol四氧化二氮的能量，故二氧化氮转化为四氧化二氮的反应为放热反应，所以图c中，右侧烧杯的温度高于左侧，升高温度使2NO2（红棕色）⇋N2O4（无色）△H＜0，向逆反应方向移动，即向生成NO2移动，故B瓶颜色更深，

故答案为：深；H2O2分解放热，使平衡2NO2N2O4向生成NO2方向移动；

（3）铜与H2O2 和H2SO4 反应生成了硫酸铜，离子反应方程式是：

Cu+H2O2+2H+Cu 2++2H2O；由于温度高于40℃后，随着温度的升高，H2O2的分解速率加快，使溶液中H2O2的浓度降低加快，对铜的溶解速率的影响超过了温度升高对铜溶解速率的影响，所以铜的溶解速率逐渐减小；故答案为：Cu+H2O2+2H+Cu 2++2H2O；温度高于40℃后，随着温度的升高，H2O2的分解速率加快，使溶液中H2O2的浓度降低加快，对铜的溶解速率的影响超过了温度升高对铜溶解速率的影响，所以铜的溶解速率逐渐减小．

考点：考查了电解原理、反应速率影响因素、化学平衡移动等相关知识