Question

18．氧元素能形成众多的化合物，其中有一些化合物具有特殊的组成与性质．
（1）H₂O₂、D₂O、D₂O₂中化学性质彼此相似的物质是H₂O₂、D₂O₂，OF₂是一种棕黄色有恶臭的气体，有极强的氧化性，则OF₂中氧元素的化合价为+2价，将F₂通入稀的NaOH溶液中可得到OF₂、盐等物质，相应反应的化学方程式为2F₂+2NaOH=2NaF+H₂O+OF₂．
（2）研究表明，H₂O₂相当于二元弱酸，有较强的还原性
①H₂O₂的一级电离方程式为H₂O₂?H⁺+HO₂^-，已知常温下1L的H₂O₂相当于48.3mol，其一级电离平衡常数K约为1.67×10^-12，则该温度下H₂O₂中c（H⁺）约为9×10^-6mol/L，写出它与足量Ba（OH）₂反应的化学方程式Ba（OH）₂+H₂O₂=2H₂O+BaO₂．
②过氧化氢、镁合金可构成镁燃料电池，放电时总反应：Mg+2H⁺+H₂O₂=Mg²⁺+2H₂O，则放电时的正极反应为H₂O₂+2e-+2H⁺=2H₂O．
（3）氧也能与钾元素形成K₂O、K₂O₂、KO₂、KO₃等氧化物，其中KO₂是一种比Na₂O₂效率高的供氧剂，写出它与CO₂反应的化学方程式4KO₂+2CO₂=2K₂CO₃+3O₂．

Answer 1

分析 （1）根据三种物质的化学式分析其元素组成，物质的结构决定物质的性质，据此进行分析解答；氟非金属性强于氧，氟为-1价，依据代数和为0计算氧原子化合价；
将F₂通入稀的NaOH溶液中可得到OF₂、NaF和水；
（2）①双氧水可以可作是二元弱酸，说明双氧水分子能发生两步电离，第一步电离出一个氢离子；已知常温下1L的H₂O₂相当于48.3mol，K=$\frac{c（H{\;}^{+}）•c（H{O}_{2}{\;}^{-}）}{c（{H}_{2}{O}_{2}）}$=1.67×10 ^-12，H₂O₂与Ba（OH）₂作用形成正盐为BaO₂，同时生成水；
②正极上发生还原反应，过氧化氢得到电子和氢离子反应生成水；
（3）过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，则超氧化钾和二氧化碳反应生成碳酸钾和氧气．

解答 解：（1）根据水（H₂O）、双氧水（H₂O₂）、重水（D₂O）的化学式可知都有氢、氧两种元素组成；物质的结构决定物质的性质，从化学性质的角度看，双氧水分子与水分子的构成不同，化学性质有较大的差异，化学性质彼此相似的物质是 H₂O₂、D₂O₂；
氟非金属性强于氧，氟为-1价，依据代数和为0则OF₂中氧元素的化合价为+2价；
将F₂通入稀的NaOH溶液中可得到OF₂、NaF和水，其反应方程式为：2F₂+2NaOH=2NaF+H₂O+OF₂；
故答案为：H₂O₂、D₂O₂；+2价；2F₂+2NaOH=2NaF+H₂O+OF₂；
（2）①双氧水可以可作是二元弱酸，说明双氧水分子能发生两步电离，第一步电离出一个氢离子，则它的一级电离方程式为H₂O₂?H⁺+HO₂^-；根据K=$\frac{c（H{\;}^{+}）•c（H{O}_{2}{\;}^{-}）}{c（{H}_{2}{O}_{2}）}$=1.67×10 ^-12；则c（H⁺）=$\sqrt{1.67×10{\;}^{-12}×48.3}$=9×10^-6mol/L；
H₂O₂与Ba（OH）₂作用形成正盐为BaO₂，同时生成水，其反应的方程式为：H₂O₂+Ba（OH）₂=BaO₂+2H₂O；
故答案为：H₂O₂?H⁺+HO₂^-；9×10^-6mol/L；H₂O₂+Ba（OH）₂=BaO₂+2H₂O；
②正极上发生还原反应，过氧化氢得到电子和氢离子反应生成水，正极电极反应式为H₂O₂+2H⁺+2e^-=2H₂O；
故答案为：H₂O₂+2H⁺+2e^-=2H₂O；
（3）过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，则超氧化钾和二氧化碳反应生成碳酸钾和氧气，反应方程式为4KO₂+2CO₂=2K₂CO₃+3O₂，
故答案为：4KO₂+2CO₂=2K₂CO₃+3O₂．

点评 本题为综合题，涉及化合价、弱电解质的电离、电离常数的应用、原电池工作原理、化学方程式的书写等，考查学生分析和解决问题的能力，难度较大．