Question

（16分）復方過氧化氫消毒劑具有高效、環保、無刺激無殘留，其主要成分H₂O₂。
（1）H₂O₂不穩定、易分解，Fe^3＋、Cu^2＋等對其分解起催化作用，為比較Fe^3＋和Cu^2＋對H₂O₂分解的催化效果，某化學研究小組同學分別設計了甲、乙兩種實驗裝置。

若利用甲實驗，可通過觀察________現象，從而定性比較得出結論。有同學提出將FeCl₃改為Fe₂(SO₄)₃更為合理，其理由是________；若利用乙實驗可進行定量分析，實驗時均以生成40mL氣體為準，其他可能影響實驗的因素均已忽略，實驗中還需要測量的數據是________。
（2）在含有表面活性劑的酸性水溶液中，以碳為電極，通直流電進行電解可制取氫氣和過氧化氫，過氧化氫在          （填“陰極”、“陽極”）產生。                       
以H₂O₂和硼氫化合物NaBH₄（B的化合價為+3價）作原料的燃料電池，可用作通信衛星電源。其工作原理如圖所示，寫出a極上的電極反應式：              ，正極材料采用MnO₂，MnO₂除了作電極材料之外還可能具有的作用為                               

（3）鍺（Ge）與碳是同主族元素，最新研究表明有機鍺具有明顯的抗腫瘤活性，鍺不與NaOH 溶液反應，但在有H₂O₂存在時可與NaOH 溶液反應生成鍺酸鹽，其化學方程式為                 。

Answer 1

（1）產生氣泡的快慢 （2分）　可以消除陰離子不同對實驗的干擾 （2分） 產生40mL氣體所需的時間（2分）
（2）陽極（2分）   BH₄^- + 8OH^- - 8e^- = BO₂^- + 6H₂O（3分）  MnO₂對電極反應可能具有催化作用（2分）
（3） Ge＋2 H₂O₂＋2NaOH＝Na₂GeO₃＋3H₂O（3分）

試題分析：（1）比較Fe^3＋和Cu^2＋對H₂O₂分解的催化效果，即為比較過氧化氫分解的反應速率的大小，若利用甲實驗，可通過觀察產生氣泡的快慢現象，從而定性比較得出結論。將FeCl₃改為Fe₂(SO₄)₃更為合理，其理由是可以消除陰離子不同對實驗的干擾；若利用乙實驗可進行定量分析，實驗時均以生成40mL氣體為準，其他可能影響實驗的因素均已忽略，實驗中還需要測量的數據是產生40mL氣體所需的時間。（2）在含有表面活性劑的酸性水溶液中，以碳為電極，通直流電進行電解可制取氫氣和過氧化氫，氫離子得電子發生還原反應，在陰極生成氫氣，水失電子發生氧化反應，過氧化氫在陽極產生。以H₂O₂和硼氫化合物NaBH₄（B的化合價為+3價）作原料的燃料電池，由題給裝置圖知，a極上的電極反應式：BH₄^- + 8OH^- - 8e^- = BO₂^- + 6H₂O，正極材料采用MnO₂，MnO₂除了作電極材料之外還可能具有的作用為MnO₂對電極反應可能具有催化作用。（3）鍺（Ge）與碳是同主族元素，根據題給信息知，鍺在有H₂O₂存在時可與NaOH 溶液反應生成鍺酸鹽和水，其化學方程式為Ge＋2 H₂O₂＋2NaOH＝Na₂GeO₃＋3H₂O。