Question

某些金属及金属氧化物对H₂O₂的分解反应具有催化作用，请回答下列问题：

（1）已知：2H₂O₂(aq) =" 2" H₂O (l) + O₂(g) 的< 0, 则该反应的逆反应能否自发进行？     （填“能”或“不能”），判断依据是     。
（2）某同学选用Ag、Pt、Cu、TiO₂作为催化剂，在25℃ 时，保持其它实验条件相同，测得生成的O₂体积（V）。V与分解时间(t)的关系如图所示（O₂的体积已折算成标准状况），则：在不同催化剂存在下，H₂O₂分解反应的活化能大小顺序是 E_a(  ) > E_a(  ) > E_a(  ) > E_a(  ) （括号内填写催化剂的化学式)金属Pt 催化下，H₂O₂分解的反应速率v(O₂) =     mol·s^-1
（3）为研究温度对H₂O₂分解速率的影响（不加催化剂），可将一定浓度和体积的H₂O₂置于密闭容器中，在某温度下，经过一定的时间t，测定生成O₂的体积V。然后保持其它初始条件不变，改变温度T，重复上述实验。获得V(O₂) ~ T关系曲线。下列趋势图最可能符合实测V(O₂) ~ T关系曲线的是     ，原因是     。

A．

B．

C．

D． （4）以Pt为电极电解H2O2也可产生氧气，写出H2O2水溶液电解过程中的电极反应式（已知：H2O2的氧化性及还原性均比H2O强）：阴极；阳极 。

Answer 1

（1）不能    （1分）
逆反应的> 0，，因此在任何温度下都不能自发进行  （2分）
（2）①E_a(TiO₂) > E_a(Cu) > E_a(Pt) > E_a(Ag)           （2分）
② 8.9×10^-7    （2分）
（3）C      （2分）
因该反应是不可逆反应，不考虑温度对平衡移动的影响。温度升高反应速率加快，因而经过相同反应时间后测得的O₂体积随温度升高而增大   （2分）
（4）H₂O₂ + 2H⁺ + 2e^- = 2H₂O        （2分，其它合理答案也给分）
H₂O₂ - 2e^- = O₂↑ + 2H⁺      （2分，其它合理答案也给分）

解析试题分析：
（1）该反应的逆反应是吸热的反应，并且还是熵减的方向，因此不能自发进行；逆反应的> 0，，因此在任何温度下都不能自发进行
（2）①从图上可以看出，在同一个时间点上，二氧化钛分解生成的氧气的量少，铜、铂、银依次增多，因此有：E_a(TiO₂) > E_a(Cu) > E_a(Pt) > E_a(Ag)
② 反应速率是间位时间内浓度的变化量：8.9×10^-7
（3）这个反应不是可逆反应，这个很重要，不考虑温度对平衡移动的影响。温度升高反应速率加快，因而经过相同反应时间后测得的O₂体积随温度升高而增大。
（4）H₂O₂的氧化性及还原性均比H₂O强，因此在两极得失电子都是双氧水了：
阴极：H₂O₂ + 2H⁺ + 2e^- = 2H₂O
阳极：H₂O₂ - 2e^- = O₂↑ + 2H⁺
考点：化学反应速率、化学反应的方向以及电化学。