微专题24 H2O2性质“四重性”探究及应用-备战高考化学考点微专题（解析版）

微专题24H2O2性质“四重性”探究及应用1．过氧化氢（1）结构（2）化学式：H2O2（3）电子式：（4）结构式：H—O—O—HH、O原子个数比为1∶1，H2O2是既含极性键，又含非极性键的共价化合物。（5）物理性质水溶液为无色透明液体，溶于水、醇、乙醚，不溶于苯、石油醚。纯过氧化氢是淡蓝色的粘稠液体，熔点-0.43°C，沸点150.2°C，纯的过氧化氢其分子构型会改变，所以熔沸点也会发生变化。凝固点时固体密度为1.71g/，密度随温度升高而减小。它的缔合程度比H₂O大，所以它的介电常数和沸点比水高。纯过氧化氢比较稳定，加热到153°C便猛烈的分解为水和氧气，值得注意的是，过氧化氢中不存在分子间氢键。（6）化学性质Ⅰ.不稳定性：2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑。加热、光照或加催化剂都能使分解加快，因此H2O2应保存在棕色瓶中并放置在阴凉处。Ⅱ.弱还原性：遇强氧化剂时，显还原性，H2O2中－1价的氧遇强氧化剂可失去电子转化成0价氧而被氧化。2KMnO4＋5H2O2＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋5O2↑＋8H2OⅢ.强氧化性：遇较强还原剂时，显氧化性。①在工业上用10%的H2O2漂白羽毛及丝织品，在医疗上用3%的H2O2做为消毒杀菌剂；②氧化Fe2＋、SOeq\o\al(2－,3)等还原性物质：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，H2O2＋Na2SO3=Na2SO4＋H2O；③使湿润的淀粉­KI试纸变蓝：H2O2＋2I－＋2H＋=I2＋2H2OⅣ.弱酸性：相当于二元弱酸过氧化氢是一种极弱的酸：H2O2H++HO（Ka=2.4×10-12）；HOH++O【专题精练】1．过氧化氢（）俗称双氧水，其分子结构如图所示。医疗上常用3%的双氧水进行伤口或中耳炎消毒。过氧化氢能与反应生成．下列有关过氧化氢的说法中错误的是（）A．的结构式为B．过氧化氢与的化合反应，不是氧化还原反应C．为既含有极性键又含有非极性键的共价化合物D．过氧化氢与反应的离子方程式为【答案】B【解析】A.的结构式为，故A正确；B.中S为＋4价，中的S是＋6价，中，O为－1价，产物中O为－2价，被氧化，化合价发生了变化，是氧化还原反应，故B错误；C.是共价化合物，其中是极性键，是非极性键，故C正确；D.是强电解质，所以离子方程式：，故D正确；故答案为：B。2．为探究过氧化氢分解反应快慢的影响因素，某学习小组设计了下列实验：实验①实验②实验③下列说法不正确的是A．对比实验①和②，可研究催化剂对化学反应快慢的影响B．对比实验①和③，可研究升温对过氧化氢分解反应快慢的影响C．综合实验②和③，可得出过氧化氢分解制氧气的最佳反应条件D．综合实验①、②和③，可得出5%的过氧化氢溶液最适合用于分解制氧气【答案】D【解析】A．对比实验①和②，双氧水的体积及质量分数相同，区别为是否放入二氧化锰，因此可探究常温下，MnO2对反应快慢的影响，A正确；B．对比实验①和③，双氧水的体积及质量分数相同，区别是反应时的温度不同，故可研究常温和加热对反应快慢的影响，B正确；C．对比实验②和③，双氧水体积及质量分数相同，但反应条件不同，②放入了二氧化锰，③升高了温度，所以可研究MnO2和温度变化对反应快慢的影响，C正确；D．对比实验①、②和③，整个过程双氧水的质量分数均未改变，因此无法知道溶质质量分数为多少时最适合制取氧气，D错误；故选D。3．100℃时，在不同金属离子存在下，过氧化氢经过24h的分解率如下表所示：离子加入量（mg·L－1）分解率/%离子加入量（mg·L－1）分解率/%无2Fe2＋1.015Al3＋102Cu2＋0.186Zn2＋1010Cr3＋0.196下列有关说法正确的是A．能使过氧化氢分解反应活化能降低最多的离子是Al3＋B．催化剂可以使平衡移动，提高过氧化氢的分解率C．若向过氧化氢中加入水，过氧化氢的分解速率加快D．用等量H2O2制O2时，与自身分解相比，加入足量酸性KMnO4溶液可得到更多O2【答案】D【解析】A．根据表格数据可知，相同时间内，加入Cr3+的量最少，而过氧化氢的分解率最大，即该时段内加入Cr3+的反应速率最快，活化能降低最多，故A错误；B．催化剂不能改变反应的平衡，只能改变反应速率，故B错误；C．加水会使过氧化氢的浓度减小，分解速率减慢，故C错误；D．过氧化氢分解产生氧气时发生自身的氧化还原反应，有一半氧被还原，而利用足量酸性KMnO4溶液和过氧化氢反应制取氧气时，过氧化氢中的氧元素几乎全部被氧化(考虑到有部分过氧化氢分解)，产生的氧气更多，故D正确；综上所述答案为D。4．以下四个反应均有过氧化氢参与（未配平），请填写下列空格A．Na2O2+HCl——H2O2+NaClB．Ag2O+H2O2——Ag+O2+H2OC．H2O2+Cr2(SO4)3+KOH——K2CrO4+K2SO4+H2OD．H2O2——H2O+O2（1）过氧化氢仅体现氧化性的反应是__________（2）过氧化氢既体现氧化性又体现还原性的反应是__________________（3）过氧化氢体现弱酸性的反应是______，其理由是__________________。【答案】（1）C（2）D（3）A元素化合价没有发生变化，符合复分解反应中强酸制弱酸的原则。【解析】【分析】(1)H2O2仅体现氧化性，说明该反应中H2O2中只有元素化合价降低；(2)H2O2既体现氧化性又体现还原性说明过氧化氢中既有元素得电子又有元素失电子，即既有元素化合价升高又有元素化合价降低；(3)H2O2体现弱酸性说明该反应中没有元素化合价升降且体现强酸制取弱酸的原理。【解析】(1)H2O2仅体现氧化性，说明该反应中H2O2只有元素化合价降低而作氧化剂，H2O2+Cr2(SO4)3+KOH→K2CrO4+K2SO4+H2O中，过氧化氢中O元素化合价由-1价变为-2价、Cr元素化合价由+3价变为+6价，所以双氧水仅体现氧化性，是氧化剂，故选C；(2)H2O2既体现氧化性又体现还原性说明过氧化氢中既有元素得电子又有元素失电子，即既有元素化合价升高又有元素化合价降低，H2O2H2O+O2↑中O元素化合价部分由-1价降至-2价、部分由-1价升至0价，所以双氧水既体现氧化性又体现还原性，故选D；(3)H2O2体现弱酸性说明该反应中没有元素化合价升降且体现强酸制取弱酸的原理，Na2O2+HCl→H2O2+NaCl中各元素化合价不变，不属于氧化还原反应，HCl是强酸，符合强酸制取弱酸的原理，过氧化氢可以看作弱酸，故答案为A；元素化合价没有发生变化，符合复分解反应中强酸制弱酸的原则。5．过氧化物是一类非常重要的化合物，从人们制得第一种过氧化物距今已有200多年的历史了，在众多的过氧化物中过氧化氢迄今为止仍然得到广泛的应用。(1)与H2O2具有相同的电子总数的双原子分子有_______(写两种)；(2)若从海水中提取碘，需将碘化物变成单质碘。写出在酸性条件下H2O2氧化I-离子的离子方程式_______；(3)Na2O2、K2O2、CaO2和BaO2都能与酸作用生成H2O2，目前实验室制取H2O2可通过上述某种过氧化物与适量的稀H2SO4作用并过滤后获得，其中最适合的过氧化物是_______(填化学式)；(4)纯H2O2可用作火箭燃料的氧化剂，已知0.4mol液态肼(N2H4)与足量的液态H2O2反应，生成N2(g)和H2O(g)，放出256.6kJ的热量，则该反应的热化学方程式是_______。【答案】(1)HCl、F2(2)H2O2＋2I-＋2H+=I2＋2H2O(3)BaO2(4)N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g)△H=-641.5kJ·mol-1【解析】(1)与H2O2具有相同的电子总数的双原子分子有HCl、F2；(2)酸性条件下H2O2氧化I—离子的离子方程式为H2O2＋2I-＋2H+=I2＋2H2O；(3)实验室通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，过滤后即可制得较纯净的H2O2溶液，说明生成了硫酸钡沉淀，所以选用BaO2；(4)0.4mol液态肼和足量H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65kJ的热量，1mol液态肼与足量液态双氧水反应时放出的热量641.625kJ，则热化学方程式为：N2H4(l)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(g)△H=-641.625kJ•mol-1。6．H2O2是在医疗、化工方面应用广泛的化学试剂。⑴Na2O2、CaO2以及BaO2都可与酸发生复分解反应生成过氧化氢。实验室通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，过滤后即可制得较纯净的H2O2溶液，则应选择的过氧化物是__________；发生反应的化学方程式为：_______________________。⑵双氧水可消除采矿业废液中的氰化物（如KCN，其中N为－3价），反应的化学方程式为：KCN+H2O2+H2O===A+NH3↑①生成物A的化学式为_________。②在标准状况下有0.448L氨气生成，则转移的电子数为______________。⑶H2O2中氧元素的化合价处于中间价，既有氧化性又有还原性。酸化的H2O2溶液中滴入KI淀粉溶液，溶液变蓝，发生反应的离子方程式为__________。向NaClO溶液中滴入H2O2，可产生O2，发生反应的离子方程式为：_______________。⑷用酸性KMnO4溶液滴定法可测定双氧水中H2O2的含量，有两位同学分别用以下化学方程式表示其中的反应原理：①5H2O2+2KMnO4+3H2SO4===2MnSO4+K2SO4+5O2↑+8H2O②3H2O2+2KMnO4+3H2SO4===2MnSO4+K2SO4+4O2↑+6H2O你认为其中错误的是__________（若认为没有，本小题的两个空可以不填），简述理由_____________________________________________________________。【答案】⑴BaO2BaO2+H2SO4===BaSO4↓+H2O2⑵KHCO32.408×1022⑶H2O2+2H++2I－===2H2O+I2H2O2+ClO－===Cl－+H2O+O2↑⑷②该反应实质是H2O2被氧化，该反应体系中－2价氧元素不能被氧化【解析】（1）Na2O2、CaO2以及BaO2都可与稀硫酸发生复分解反应生成过氧化氢，而生成的另一种物质为硫酸盐，且只有硫酸钡是难溶于水，所以选择的过氧化物是BaO2，BaO2与稀硫酸反应的化学方程式为：BaO2+H2SO4＝BaSO4↓+H2O2；（2）①依据化学方程式为：KCN+H2O2+H2O===A+NH3↑，由原子个数守恒可知A中含有1个k，1个H，一个C，3个O，应为KHCO3；②反应中1molKCN中的C由+2价被氧化为KHCO3中的+4价转移电子数2mol，同时生成1molNH3，要生成标况下0.448L氨气，物质的量为0.448L÷22.4L/mol=0.02mol，则转移的电子数为0.02mol×2×NA=0.04NA；（3）酸化的H2O2溶液中滴入KI淀粉溶液，溶液变蓝，说明碘离子被氧化为单质碘，双氧水表现氧化性，离子方程式为：H2O2+2H++2I－===2H2O+I2，NaClO溶液中滴入H2O2，可产生O2，双氧水表现为还原性，被氧化为氧气，离子方程式为：H2O2+ClO－===Cl－+H2O+O2↑；（4）酸性高锰酸钾溶液与H2O2反应，H2O2是还原剂被氧化，-1价氧元素的化合价全部升高；而②中-1价氧元素的化合价没有全部发生变化，因此错误的是②。7．过氧化氢的水溶液俗称双氧水，它的用途很广，常用于消毒、杀菌、漂白等。试回答下列问题：（1）过氧化氢属于________(极性/非极性)分子。（2）Na2O2，K2O2以及BaO2都可与酸作用生成过氧化氢，目前实验室制取过氧化氢溶液可取上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，然后经_______操作即可制得，则上述最适合的过氧化物是________。（3）几乎所有古代艺术家的油画都是以铅白2PbCO3·Pb(OH)2为底色，但若空气中含H2S气体，铅白就会变黑，可以用H2O2将黑色物氧化成颜色相近的PbSO4而修复，写出铅白在空气中变黑的化学方程式________。（4）甲酸钙[Ca(HCOO)2]广泛用于食品工业生产上，实验室制取甲酸钙的方法之一是将氢氧化钙和甲醛溶液依次加入到质量分数为30%-70%的过氧化氢溶液中，①则该反应的化学方程式为____________________，②过氧化氢比理论用量稍多，其目的是_____。③反应温度最好控制在30-70℃，温度不易过高，其主要原因是_____________________。（5）下图是硼氢化钠(NaBH4)一过氧化氢燃料电池示意图，该电池负极的电极反应方程式为____________。（6）过氧化氢与碳酸钠的加合物Na2CO3·xH2O2比较稳定，方便储存，可用于消毒、漂白，现称取100gNa2CO3·xH2O2晶体加热，实验结果如图所示，则该晶体的组成为________。【答案】（1）极性（2）过滤BaO2（3）2PbCO3·Pb(OH)2+3H2S=3PbS+2CO2+4H2O（4）Ca(OH)2+2HCHO+2H2O2=Ca(HCOO)2+4H2O使甲醛充分氧化，提高甲醛的利用率和产品纯度防止H2O2分解和甲醛挥发（5）BH4-+8OH—8e-=BO2-+6H2O（6）Na2CO3·1.5H2O2【解析】试题分析：（1）过氧化氢分子结构电荷不对称，属于极性分子。（2）因为过氧化钠或过氧化钾和硫酸反应生成硫酸钠或硫酸钾，和过氧化氢不容易分离，而过氧化钡和硫酸反应生成硫酸钡沉淀，可以经过过滤分离，所以选择BaO2。（3）硫化氢和铅白反应生成硫化铅，方程式为：2PbCO3·Pb(OH)2+3H2S=3PbS+2CO2+4H2O。（4）氢氧化钙和甲醛在过氧化氢存在下反应生成甲酸钙和水，方程式为：Ca(OH)2+2HCHO+2H2O2=Ca(HCOO)2+4H2O。过氧化氢做氧化剂，用量稍多，是为了使甲醛充分氧化，提高甲醛的利用率和产品纯度；反应控制温度，是为了防止H2O2分解和甲醛挥发。（5）过氧化氢做氧化剂，在正极反应，而硼氢化钠(NaBH4)，做负极，失去电子，电极反应为：BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O。（6）根据图像分析，100克样品加热后剩余37.6克为碳酸钠质量，所以计算106/67.6=34x/(100-67.6)，解x=1.5，所以化学式为Na2CO3·1.5H2O2。8．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24h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—2Fe3＋1.015Al3＋102Cu2＋0.186Zn2＋1010Cr3＋0.196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】(1)＞H2O2⇌H＋＋HO(2)pH升高，c(HO)增大，分解速率加快(3)Cr3＋C【分析】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。【解析】(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。9．某化学兴趣小组取一定量的过氧化氢溶液，准确测定了过氧化氢的含量，并探究了过氧化氢的性质。请填写下列空白：Ⅰ．测定过氧化氢的含量（1）移取10．00mL密度为ρg/mL的过氧化氢溶液至250mL_______（填仪器名称）中，加水稀释至刻度，摇匀。移取稀释后的过氧化氢溶液25．00mL至锥形瓶中，加入稀硫酸酸化，用蒸馏水稀释，作被测试样。（2）用高锰酸钾标准溶液滴定被测试样，其反应的离子方程式为________。（3）判断滴定到达终点的现象是_________________________。（4）重复滴定三次，平均耗用cmol/LKMnO4标准溶液VmL，则原过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为____________。（5）若滴定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，则测定结果_________（填“偏高”或“偏低”或“不变”）。Ⅱ．探究过氧化氢的性质该化学兴趣小组根据所提供的实验条件设计了两个实验，分别证明了过氧化氢的氧化性和不稳定性。（实验条件：试剂只有过氧化氢溶液、氯水、碘化钾淀粉溶液、饱和硫化氢溶液，实验仪器及用品可自选。）请将他们的实验方法和实验现象填入下表：实验内容

实验方法

实验现象

验证氧化性

____________

____________

验证不稳定性

____________

____________

【答案】（1）250mL容量瓶（2）2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++8H2O+5O2↑（3）滴入一滴高锰酸钾溶液，溶液呈浅红色，且30秒内不褪色（4）（5）偏高Ⅱ．取适量饱和硫化氢溶液于试管中，滴入过氧化氢溶液（取适量碘化钾淀粉溶液于试管中，加入过氧化氢溶液）产生淡黄色沉淀或溶液变浑浊（溶液变蓝色）取适量过氧化氢溶液于试管中，加热，用带火星的木条检验（取适量过氧化氢溶液于试管中，加热，用导气管将得到的气体通入到装有饱和硫化氢溶液的试管中）产生气泡，木条复燃（溶液变浑浊或有浅黄色沉淀产生）【解析】Ⅰ．（1）配制一定体积一定浓度的溶液要用容量瓶，由于要使用250mL溶液，所以要使用250mL容量瓶；（2）高锰酸钾溶液有强的氧化性，双氧水有还原性，二者混合发生氧化还原反应，根据电子守恒及原子守恒可得该反应的离子方程式为2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++8H2O+5O2↑；（3）高锰酸钾溶液是紫色的，当其发生反应后产生的Mn2+是无色的，因此当过氧化氢恰好反应完全时再加入高锰酸钾，则溶液就由无色变为浅红色。所以判断滴定到达终点的现象是滴入一滴高锰酸钾溶液，溶液呈浅红色，且30秒内不褪色；（4）n(KMnO4)=cV×10-3mol；则n(H2O2)=5/2n(KMnO4)=5cV×10-3/2mol。则原过氧化氢溶液中过氧化氢