Question

【題目】雙氧水是重要的化學試劑。

(1)一定條件下，O2得電子轉化為超氧自由基(·O)，并實現如下圖所示的轉化：

①是________(填“氧化”或“還原”)反應。

②寫出圖示轉化總反應的化學方程式：________。

(2) K2Cr2O7酸性條件下與H2O2反應生成CrO5，反應為非氧化還原反應。據此分析，CrO5中－2價O與－1價O的數目比為________。

(3) H2O2可用于測定酒精飲料中乙醇的含量。現有20.00 mL某雞尾酒，將其中CH3CH2OH蒸出并通入17.0 mL 0.200 0 mol·L－1 K2Cr2O7溶液(H2SO4酸化)中，發生反應：K2Cr2O7＋C2H5OH＋H2SO4―→Cr2(SO4)3＋CH3COOH＋K2SO4＋H2O(未配平)

再用0.400 0 mol·L－1的雙氧水滴定反應后所得的混合液，用去19.00 mL雙氧水，滴定過程中發生如下反應：

反應1：4H2O2＋K2Cr2O7＋H2SO4===K2SO4＋2CrO5＋5H2O

反應2：H2O2＋CH3COOH===CH3COOOH＋H2O

則該雞尾酒中CH3CH2OH的物質的量濃度為________mol·L－1(寫出計算過程)。

Answer 1

【答案】氧化 1:4 0.18 mol·L－1

設雞尾酒中含有C2H5OH的物質的量為x mol

K2Cr2O7的總物質的量：n(K2Cr2O7)＝17.00×10－3 L×0.200 0 mol·L－1＝3.4×10－3 mol

H2O2的總物質的量：n(H2O2)＝19.00×10－3 L×0.400 0 mol·L－1＝7.6×10－3 mol

根據2K2Cr2O7＋3C2H5OH＋8H2SO4===2Cr2(SO4)3＋3CH3COOH＋2K2SO4＋11H2O

x mol　　 x mol　 x mol

滴定過程中

4H2O2　　　　 ＋ 　　　　K2Cr2O7　　　＋　　　H2SO4===2CrO5＋5H2O＋K2SO4

4×(3.4×10－3－x) mol　 (3.4×10－3－x) mol

H2O2＋CH3COOH===CH3COOOH＋H2O

x mol　　x mol

根據　4×(3.4×10－3－x)＋x＝7.6×10－3

解得x＝3.6×10－3 mol

c(C2H5OH)＝＝3.6×10－3 mol÷0.02 L＝0.18 mol·L－1

【解析】

(1)①帶一個負電荷，是電中性的原子團，二者含有的原子個數相等，因此前者比后者電子數多1個，所以由生成的反應是氧化反應；

②O2先在一定條件下得電子轉化為超氧自由基，苯甲醇在超氧自由基的作用下解離出一個H+與超氧自由基結合轉變為，同時也產生一個；隨后被氧化失去1個電子轉變為；再與反應，使脫去1個H原子形成苯甲醛，則與H原子結合形成過氧化氫分子；因此上述轉化的總反應方程式為：+O2+H2O2；

(2)K2Cr2O7中的Cr為+6價，由于其在酸性條件下與過氧化氫反應生成CrO5為非氧化還原反應，所以CrO5中的Cr也為+6價，那么設CrO5中-2價氧的個數為x，-1價氧的個數為y，則有：，，解得x=1，y=4；所以比例為1:4；

(3)先計算的總物質的量為，的總的物質的量為；乙醇通入酸性重鉻酸鉀溶液中發生的反應方程式無需全部配平，反應過程中1個乙醇被氧化為乙酸需要失去4個電子，1個重鉻酸鉀被還原為Cr2(SO4)3需要得6個電子，因此二者反應時：，即若20.00mL雞尾酒中乙醇有xmol，那么這一步反應消耗的為mol；用過氧化氫滴定時，反應2中的乙酸即由乙醇氧化得來，所以為xmol，那么根據反應方程式，其消耗的的物質的量為xmol；在將乙醇氧化為乙酸后剩余的物質的量為，那么通過反應1消耗的的物質的量為，所以有：，解得，那么雞尾酒中乙醇的濃度為。