Question

双氧水是重要的化学试剂。

(1)一定条件下，O₂得电子转化为超氧自由基(·O)，并实现如下图所示的转化：

①是________(填“氧化”或“还原”)反应。

②写出图示转化总反应的化学方程式：________。

(2) K₂Cr₂O₇酸性条件下与H₂O₂反应生成CrO₅，反应为非氧化还原反应。据此分析，CrO₅中－2价O与－1价O的数目比为________。

(3) H₂O₂可用于测定酒精饮料中乙醇的含量。现有20.00 mL某鸡尾酒，将其中CH₃CH₂OH蒸出并通入17.0 mL 0.200 0 mol·L^－1 K₂Cr₂O₇溶液(H₂SO₄酸化)中，发生反应：K₂Cr₂O₇＋C₂H₅OH＋H₂SO₄―→Cr₂(SO₄)₃＋CH₃COOH＋K₂SO₄＋H₂O(未配平)

再用0.400 0 mol·L^－1的双氧水滴定反应后所得的混合液，用去19.00 mL双氧水，滴定过程中发生如下反应：

反应1：4H₂O₂＋K₂Cr₂O₇＋H₂SO₄===K₂SO₄＋2CrO₅＋5H₂O

反应2：H₂O₂＋CH₃COOH===CH₃COOOH＋H₂O

则该鸡尾酒中CH₃CH₂OH的物质的量浓度为________mol·L^－1(写出计算过程)。

Answer

氧化 1:4 0.18 mol·L－1

设鸡尾酒中含有C2H5OH的物质的量为x mol

K2Cr2O7的总物质的量：n(K2Cr2O7)＝17.00×10－3 L×0.200 0 mol·L－1＝3.4×10－3 mol

H2O2的总物质的量：n(H2O2)＝19.00×10－3 L×0.400 0 mol·L－1＝7.6×10－3 mol

根据2K2Cr2O7＋3C2H5OH＋8H2SO4===2Cr2(SO4)3＋3CH3COOH＋2K2SO4＋11H2O

x mol x mol x mol

滴定过程中

4H2O2 ＋ K2Cr2O7 ＋ H2SO4===2CrO5＋5H2O＋K2SO4

4×(3.4×10－3－x) mol (3.4×10－3－x) mol

H2O2＋CH3COOH===CH3COOOH＋H2O

x mol x mol

根据 4×(3.4×10－3－x)＋x＝7.6×10－3

解得x＝3.6×10－3 mol

c(C2H5OH)＝＝3.6×10－3 mol÷0.02 L＝0.18 mol·L－1

【解析】

(1)①带一个负电荷，是电中性的原子团，二者含有的原子个数相等，因此前者比后者电子数多1个，所以由生成的反应是氧化反应；

②O2先在一定条件下得电子转化为超氧自由基，苯甲醇在超氧自由基的作用下解离出一个H+与超氧自由基结合转变为，同时也产生一个；随后被氧化失去1个电子转变为；再与反应，使脱去1个H原子形成苯甲醛，则与H原子结合形成过氧化氢分子；因此上述转化的总反应方程式为：+O2+H2O2；

(2)K2Cr2O7中的Cr为+6价，由于其在酸性条件下与过氧化氢反应生成CrO5为非氧化还原反应，所以CrO5中的Cr也为+6价，那么设CrO5中-2价氧的个数为x，-1价氧的个数为y，则有：，，解得x=1，y=4；所以比例为1:4；

(3)先计算的总物质的量为，的总的物质的量为；乙醇通入酸性重铬酸钾溶液中发生的反应方程式无需全部配平，反应过程中1个乙醇被氧化为乙酸需要失去4个电子，1个重铬酸钾被还原为Cr2(SO4)3需要得6个电子，因此二者反应时：，即若20.00mL鸡尾酒中乙醇有xmol，那么这一步反应消耗的为mol；用过氧化氢滴定时，反应2中的乙酸即由乙醇氧化得来，所以为xmol，那么根据反应方程式，其消耗的的物质的量为xmol；在将乙醇氧化为乙酸后剩余的物质的量为，那么通过反应1消耗的的物质的量为，所以有：，解得，那么鸡尾酒中乙醇的浓度为。