过氧化氢(H2O2)是重要的化工产品,广泛应用于绿色化学合成、医疗消毒等领域。回答下列问题:
(1)室温下,过氧化氢的Ka1=2.24×10-12,则H2O2的酸性________H2O(填“>”“<”或“=”),H2O2的一级电离方程式为________。
(2)研究表明,过氧化氢溶液中c(HO)越大,过氧化氢的分解速率越快。常温下,不同浓度的过氧化氢分解率与pH的关系如图所示。一定浓度的过氧化氢,pH增大分解率增大的原因是________。
(3)100℃时,在不同金属离子存在下,纯过氧化氢24 h的分解率见表:
离子 | 加入量/(mg·L-1) | 分解率/% | 离子 | 加入量/(mg·L-1) | 分解率/% |
无 | — | 2 | Fe3+ | 1.0 | 15 |
Al3+ | 10 | 2 | Cu2+ | 0.1 | 86 |
Zn2+ | 10 | 10 | Cr3+ | 0.1 | 96 |
由上表数据可知,能使过氧化氢分解反应活化能降低最多的离子是________;储运过氧化氢时,可选用的容器材质为________(填序号)。
A.不锈钢 B.黄铜 C.纯铝 D.铸铁
答案:
> H2O2⇌H++HO pH升高,c(HO)增大,分解速率加快 Cr3+ C
【解析】
根据过氧化氢的Ka1和水的Kw比较;根据图象以及已知信息,结合平衡移动分析;根据催化剂对反应的活化能和反应速率的影响分析。
(1)过氧化氢的Ka1>Kw,故H2O2电离出氢离子的能力大于水,故H2O2的酸性>H2O;H2O2的一级电离方程式为H2O2⇌H++HO;
(2)pH增大,c(H+)减小,反应H2O2⇌H++HO正向进行,c(HO)增大,则过氧化氢的分解速率加快;
(3)根据表中数据分析,Cr3+的加入量最少,对应的H2O2的分解率最大,说明Cr3+对过氧化氢分解反应的催化效果最好,即使过氧化氢分解反应的活化能降低最多;使用题述金属材质的容器贮运过氧化氢时,必然会有微量的相应金属离子的溶出,Al3+对H2O2分解的影响最小,因此可以选用纯铝容器来贮运过氧化氢,故选C。