Question

【题目】某小组同学探究Cu和H2O2的反应。

（猜想预测）

猜想1：Cu与H2O2不发生反应；

猜想2：Cu与H2O2可能发生氧化还原反应，H2O2作氧化剂。

（实验探究）

实验ⅰ：向装有0.5 g Cu的烧杯中加入20 mL 30% H2O2溶液，一段时间内无明显现象，10 小时后，溶液中有少量蓝色浑浊，Cu片表面附着少量蓝色固体。

(1)通过该实验证明了猜想2成立，写出该反应的化学方程式：________。

（继续探究）

针对该反应速率较慢，小组同学查阅资料，设计并完成了下列实验。

资料：Cu2+ + 4NH3 [ Cu(NH3)4] 2+ ，[ Cu(NH3)4] 2+为深蓝色；Cu(OH)2可溶于氨水形成深蓝色溶液。

装置	序号	试剂a	现象
	ⅱ	20 mL 30% H2O与4 mL 5 mol/L H2SO4 混合液	Cu表面很快生产少量气泡，溶液逐渐变蓝，产生较多气泡
	ⅲ	20 mL 30% H2O2与4 mL5 mol/L氨水混合液	溶液立即变为深蓝色，产生大量气泡，Cu表面有少量蓝色不溶物

(2)实验ⅱ中：溶液变蓝的原因是________(用化学用语解释)；经检验产生的气体为氧气，产生氧气的原因是________。

(3)对比实验ⅰ和ⅲ，为探究氨水对Cu的还原性或H2O2氧化性的影响，该同学利用如图装置继续实验。

已知：电压大小反映了物质氧化还原性强弱的差异；物质氧化性与还原性强弱差异越大，电压越大。

a.K闭合时，电压为x。

b.向U型管右侧溶液中滴加氨水后，电压不变。

c.继续向U型管左侧溶液中滴加氨水后，电压增大了y。

该实验的结论：_________。利用该方法也可证明酸性增强可提高H2O2的氧化性，导致Cu溶解速率加快。

(4)对比实验ⅱ和ⅲ，实验ⅲ中产生氧气速率明显更快，可能的原因是_______。

(5)实验ⅲ有少量蓝色不溶物，小组同学加入少量NH4Cl可使其溶解，结合文字和化学用语解释不溶物溶解的原因：________。

(6)基于以上实验，影响Cu与H2O2反应速率的因素有________。

Answer 1

【答案】Cu＋H2O2= Cu (OH)2↓ Cu＋H2O2 ＋2H+=Cu2＋＋2H2O 产生的铜离子催化了过氧化氢分解；或铜离子氧化了过氧化氢 加入氨水，提高了Cu的还原性 Cu(NH3)42+对H2O2分解有很好的催化作用 Cu (OH)2(aq)Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)，加入少量NH4Cl，NH3＋H2O NH3·H2O NH4+＋OH－，平衡逆移，使c(NH3)增大，Cu2＋＋4NH3 Cu(NH3)42＋，使c(Cu2＋)减小，Cu (OH)2(aq)Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)，正移，沉淀溶解，无沉淀。 酸碱性、产物微粒的种类

【解析】

本实验通过对Cu和H2O2反应的探究，得出影响Cu和H2O2反应速率快慢的因素；通过对比溶液酸碱性对反应速率的影响得出碱性条件下Cu和H2O2的反应速率较快的结论，通过对比实验考查加入氨水后，氨水对双氧水的作用和氨水对Cu2+的作用考查氨水的加入对反应的氧化性或还原性强弱的影响。

（1）向过氧化氢溶液中加入Cu，一段时间后Cu表面出现少量蓝色固体，说明有含铜离子的物质生成，故可推测反应为Cu和H2O2的反应，反应方程式为Cu＋H2O2= Cu (OH)2↓；

（2）实验ii中溶液变蓝，说明Cu与H2O2在酸性条件下可以发生反应，生成Cu2+，反应的离子方程式为Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O；经检验，产生的气体为氧气，说明过氧化氢大量分解，而溶液反应生成的Cu2+有催化作用，可以催化双氧水分解，产生大量气泡；

（3）向U型管双氧水一侧加入氨水，电压物明显变化，说明在双氧水中加入氨水不会影响双氧水氧化性的强弱，而向U型管硫酸铜一侧加入氨水，氨水可以和Cu2+发生反应生成四氨合铜离子，这时电压发生了变化，说明氨水的加入改变了Cu2+还原性的大小，使Cu2+的还原性增强；

（4）对比实验ii和试验iii，实验iii中产生氧气的速率更快，在实验iii中Cu和双氧水反应生成的Cu(OH)2与加入的氨水发生络合反应，产生大量的Cu(NH3)42+，对比实验ii，是Cu(NH3)42+对H2O2分解有很好的催化作用；

（5）实验iii中少量不溶物为Cu(OH)2，加入少量氯化铵后不溶物消失，原因是：Cu(OH)2(aq)Cu2+(aq)+2OH-(aq)，加入少量NH4Cl，NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-，平衡逆移，使c(NH3)增大，Cu2++4NH3Cu(NH3)42＋，使c(Cu2+)减小，Cu(OH)2(aq)Cu2+(aq)+2OH-(aq)，正移，沉淀溶解，无沉淀。

（6）基于以上实验，影响Cu与H2O2反应速率的因素有酸碱性、产物微粒的种类。