H2O2作为绿色氧化剂被应用于废水处理、造纸和化学合成等行业。
(1)已知:H2(g)+12O2(g)═H2O(l)△H1=-285.8kJ•mol-1
H2(g)+O2(g)═H2O2(l)△H2=-135.8kJ•mol-1
①H2(g)与O2(g)的反应中,在热力学上更有利的产物是H2OH2O,原因是△H均减小,但是△H1比△H2更小,根据△H-T△S,产生H2O的反应趋势更大△H均减小,但是△H1比△H2更小,根据△H-T△S,产生H2O的反应趋势更大。
②常温下,H2O2分解的热化学方程式为2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)△H=-300.0kJ•mol-12H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)△H=-300.0kJ•mol-1。
(2)我国科学家使用Ag9团簇作催化剂,研究H2O2的合成。各步骤的活化能和反应热,如表所示,利用计算机模拟反应历程如图1所示(TS表示过渡态,…表示被催化剂吸附的物种)。

1
2
步骤 | 过滤态 | Ea/kJ•mol-1 | △H/kJ•mol-1 | |
A | Ag9…O2+H2→H-Ag9…OOH | TS1 | 74.1 | +68.7 |
B | H-Ag9…OOH+H2→H-Ag9-H…H2O2 | TS2 | 108.7 | -27.2 |
C | H-Ag9-H+O2→HOO…Ag9-H | TS3 | 78.4 | -75.4 |
D | HOO-Ag9-H→Ag9-H2O2 | TS4 | 124.7 | +31.3 |
D
D
(填字母)的能垒(活化能),可以较大幅度提高合成反应的速率。②反应历程中2到3断裂的化学键为
AB
AB
(填序号)。A.O2中的氧氧键 B.H2中的氢氢键 C.Ag9…OOH中的氧氢键
(3)利用阴阳极同步放电产生H2O2和过硫酸铵[(NH4)2S2O8]的原理如图2所示。阳极上放电的离子是
S2O82-
S2O82-
,阴极的电极反应式为O2+2H++2e-=H2O2
O2+2H++2e-=H2O2
。(4)常温下,H2O2分解速率方程v=0.0625•c(H2O2)mg•L-1•s-1,c(H2O2)随时间变化如表:
c(H2O2)(mg•L-1) | 1000.0 | 8000.0 | 4000.0 | 2000.0 | 1000.0 |
分解时间(s) | 0 | 7 | 23 | 39 | 55 |
500
500
mg•L-1•s-1;②当c(H2O2)降为5000.0mg•L-1时,分解时间为
16
16
s。【答案】H2O;△H均减小,但是△H1比△H2更小,根据△H-T△S,产生H2O的反应趋势更大;2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)△H=-300.0kJ•mol-1;D;AB;S2O82-;O2+2H++2e-=H2O2;500;16
【解答】
【点评】
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(1)图1的四个过程中能量转化形式有
A.2种 B.3种 C.4种 D.4种以上
(2)电解过程要消耗大量的电能,而使用微生物作催化剂在阳光下也能分解水.
2H2O(1)2H2(g)+O2(g)△H 1 2H2O(1)通电2H2(g)+O2(g)△H2光照催化剂
以上反应的△H1
(3)已知H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ.mol-1,依据图2能量变化写出氢气燃烧生产液态水的热化学方程式
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