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过氧化*分解一直是科学研究的热点。
Ⅰ.研究温度对催化H2O2分解速率的影响
(1)H2O2分解时,温度会明显上升,表明反应物总能量____________于生成物总能量。(填“高”或“低”)
(2)按图1组装仪器,在试管中加入过氧化*和蒸馏水,在恒温水浴中浸泡2min后,加入CuSO4溶液。实验记录和数据处理见表1。
①必须使用恒温水浴的原因是____________。
②实验c的第9min,生成O2物质的量为____________mmol(1mmol=10-3mol),H2O2的平均反应速率为v(H2O2)=____________。
③由实验a、b、c可知,升温加快O2生成。为确认升温时加快了H2O2自身分解还是加强了Cu2+的催化效果,需进一步开展实验d,其中x=____________,y=____________,结果表明后者成立。
Ⅱ.研究过氧化*燃料电池
(3)一种过氧化*燃料电池装置如图2。
①“负载碳纳米管的碳纸”作____________极(填“正”或“负”),发生____________反应(填“氧化”或“还原”),补全其电极反应式:H2O2+2H++____________=2H2O。
②电子的流向为____________(填选项序号)。
a.镍网→外电路→碳纸 b.碳纸→外电路→镍网
c.碳纸→溶液→镍网 d.镍网→溶液→碳纸
③碳纳米管是理想的电极材料,以下说法不属于其优点的是____________(填选项序号)
A.化学*质活泼 B.导电*强 C.耐腐蚀 D.催化*能好 E.表面积大
(4)与利用化学反应放出的热量相比,利用燃料电池供能的显著优势是____________。
【回答】
高 便于控制反应的温度 0 2.0 正 还原 2e- a ACE 燃料的化学能利用率大大提高
【详解】
Ⅰ.(1)H2O2分解时,温度会明显上升,则该反应是放热反应,故反应物总能量高于生成物的总能量;
(2)①必须使用恒温水浴的原因是便于控制反应的温度;
②实验c的第9min,生成O2的体积为28mL,则其物质的量为,则H2O2参加反应的物质的量为,溶液的体积为8.0mL +1.0mL +1.0mL =10.0mL=0.01L,则H2O2的平均反应速率为;
③为确认升温时加快了H2O2自身分解还是加强了Cu2+的催化效果,需进一步开展实验d,实验d的温度与实验c一样,则实验d为不加硫*铜溶液,与实验c进行对比,为保*过氧化*的浓度保持一致,溶液总体积为10.0ml,故x=0,y=2.0;
Ⅱ.(3)①由图可知,左侧电极镍网上H2O2失电子生成氧气,发生氧化反应,则镍网作负极,右侧电极“负载碳纳米管的碳纸”上H2O2得电子生成水,发生还原反应,作正极,电极反应式为H2O2+2H++2e- =2H2O;
②电子从负极经外电路流向正极,故选a;
③A.碳纳米管是碳元素的单质,是由碳原子直接构成的,碳原子最外层有4个电子,不容易得失电子,故碳纳米管化学*质不活泼,故符合;
B.碳纳米管是理想的电极材料,其导电*强,故不符合;
C.碳纳米管耐腐蚀,故符合;
D.碳纳米管常作催化剂载体,故不符合;
E.碳纳米管的比表面积大,故符合;
(4)与利用化学反应放出的热量相比,利用燃料电池供能的显著优势是燃料的化学能利用率大大提高。
知识点:化学反应中的能量变化
题型:综合题