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2019届高三化学第一轮复习:O3和H2O2的性质及应用导学案(含解析)

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高中化学审核员

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                  O3 和 H2O2 的性质及应用导学案
    考点梳理
    1.臭氧的性质与用途

    (1)组成:臭氧的分子式为          O3,与  O2 互为同素异形体。
    (2)化学性质

       O3 不稳定,容易分解,反应的化学方程式为                2O3===3O2,在放
 不稳
        电条件下空气中的        O2 可以转化为    O3,反应的化学方程式为 
 定性                              放电
                               = = = = =
                            3O2   2O3

 强氧    O3 容易使淀粉­KI    溶液变蓝色,反应的化学方程式为 2KI+

 化性                    O3+H2O===I2+2KOH+O2
 漂白
         O3 因其强氧化性能使有色物质褪色,可用作杀菌消毒剂
  性
    (3)用途:①可用作脱色剂和消毒剂;②臭氧层可以吸收来自太
阳的紫外线,是人类和其他生物的保护伞。
    2.双氧水的结构与性质
    (1)结构

    电子式:               ,结构式:H—O—O—H。
    (2)化学性质及其应用
   ①不稳定性:加热、加催化剂都能使分解速度加快。

   2H2O2 MnO2  2H2O+O2↑(实验室制     O2)。
        = = = = =
   ②弱酸性:相当于二元弱酸。

           +               +
   H2O2   H +HO-2 ,HO-2   H  +O2-2 。
   ③强氧化性
   a.用   10%的双氧水漂白羽毛及丝织品(漂白剂)。
   b.氧化    Fe2+等还原性粒子,其离子方程式为
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           2+    +      3+
   H2O2+2Fe  +2H  ===2Fe  +2H2O。

                                                    -
   c.使湿润的淀粉­KI       试纸变蓝,其离子方程式为            H2O2+2I +

  +
2H ===I2+2H2O。
   d.杀菌、消毒。
   ④弱还原性:遇强氧化剂时作还原剂。

   2KMnO4+5H2O2+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O。

   提示:(1)O3     能杀菌、消毒,但        O3 是一种有特殊气味的气体,
并不是越多越好。

   (2)H2O2  作氧化剂时还原产物为          H2O,对环境无污染。
    考向分析

    考向一、臭氧(O3)的性质

    典例  1、家用消毒柜常用臭氧(O3)消毒,在消毒过程中通过放电

                                                -1
发生如下反应:3O2(g)===2O3(g) ΔH=+144.8 kJ·mol           ;下列关
于臭氧说法不正确的是(  )

    A.O2 和 O3 互为同素异形体

    B.O3 具有较强的氧化性

    C.O2 比 O3 稳定
    D.植物油等食物为防止细菌污染,可放入消毒柜中消毒

    解析:选    D   O2 和 O3 由氧元素形成的两种不同的单质,互为同

素异形体,A     项正确;O3    能量高,很容易分解,具有较强的氧化性,

B 项正确;O2   比  O3 具有的能量低,稳定,C        项正确;植物油等食物
含有不饱和键,放入消毒柜中消毒,易被氧化而变质,D                       项错误。

    考点二、双氧水(H2O2)的结构与性质

    典例  2、双氧水(H2O2)是一种极弱电解质,也是一种“绿色氧化
剂”。为了贮存、运输的方便,工业上将其转化为固态过碳酸钠
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(2Na2CO4·3H2O),该物质具有      Na2CO3 与 H2O2 的双重性质。请回答下
列问题:

    (1)写出  H2O2 的电子式:____________,并写出它与         SO2 反应的
化学方程式 _____________________________。

    (2)若把  H2O2 看成二元弱酸,写出它在水中第一步电离的方程式
 ______________________________。
    (3)下列物质不会使过碳酸钠失效的是________。

    A.MnO2        B.NaHCO3

    C.H2S          D.CH3COOH

    (4)稀 H2SO4 不与 Cu 反应,但在稀      H2SO4 中加入 H2O2 后则可使
Cu 溶解,写出该反应的化学方程式,并用单线桥标明电子转移的方
向和数目: ____________________________。 

    解析:(1)H2O2  具有氧化性,能将        SO2 氧化成  H2SO4,反应的化学

方程式为    H2O2+SO2===H2SO4。

                                                +
    (2)H2O2 是二元弱酸,其一级电离方程式为             H2O2H  +HO-2 。

    (3)因过碳酸钠具有       Na2CO3 和 H2O2 双重性质,加入    MnO2 能使

H2O2 分解,A  错误;H2S   具有还原性,能被        H2O2 氧化,C  错误;

CH3COOH 的酸性强于    H2CO3,加入   CH3COOH 能与过碳酸钠反应放出

CO2,D 错误。

    (4)Cu 与稀  H2SO4、H2O2 反应的化学方程式为       Cu+H2O2+

H2SO4===CuSO4+2H2O,反应中   Cu 作还原剂,H2O2    作氧化剂,1        mol 

H2O2 反应转移   2 mol 电子。


    答案:(1)                 H2O2+SO2===H2SO4

               +
    (2)H2O2   H +HO-2
    (3)B
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    (4) 
    课堂反馈

     1.距地球    15~35   km 处,有一层臭氧层,其化学式为             O3,微
量可以净化空气,有利于人体健康。下列有关叙述错误的是(  )
    A.是一种单质
    B.不使用含氟冰箱有利于空洞修复
    C.和氧气性质完全相同
    D.转化成氧气,发生了化学变化

    解析:选    C  O3 是由氧元素组成的纯净物,所以属于单质,A                  正

确;含氟的冰箱会释放氟利昂破坏臭氧层,B                  正确;O3   和  O2 是两种
不同的物质,所以性质肯定不会完全相同,C                  不正确;有新物质生
成的变化为化学变化,D          正确。 
    2.下列有关双氧水说法错误的是(  )

    A.H2O2、Na2O2 都属于过氧化物,都存在共价键
    B.双氧水是绿色氧化剂,可作医疗消毒剂

    C.H2O2 在过氧化氢酶的催化下,温度越高,分解速率越快

    D.H2O2 做漂白剂是利用其氧化性,漂白原理与                HClO 类似,与

SO2 不同
    解析:选    C  酶在过高的温度下会失去活性,故               C 项错误。
   3.据有关媒体报道,最近意大利一所大学的科学家使用普通的
氧分子和带正电的氧离子制造出了一种新型氧分子,并用质谱仪探
测到了它的存在,这种新型氧分子是由                 4 个氧原子构成的。下列有
关这种新型氧分子的叙述正确的是(  ) 

   A.在相同条件下,该气体的密度与               O3 相同

   B.等质量时所含的氧原子数比             O3 的多
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   C.与   O3 相似,具有氧化性

        D.与  O2、O3 互称为同位素
解析:选    C      A 项,相同条件下,密度之比等于摩尔质量之比;

B 项,等质量时,氧原子数与           O3 相同;D  项,与    O2、O3 互称为同素
异形体。 
   4.完成下列相应的方程式

   (1) Na2SO3 与 H2O2 反应的离子方程式为__________________。

   (2) H2O2 在酸性条件下与高锰酸钾反应的离子方程式为
   _______________________。

                                   -
   (3)  H2O2 还可将碱性工业废水中的         CN 氧化为碳酸盐和氨气,相
应的离子方程式为
__________________________________________。 

   (4)  丁组同学向盛有       H2O2 溶液的试管中加入几滴酸化的           FeCl2 溶
液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为
______________________;
   一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀
生成。产生气泡的原因是_ ________________, 生成沉淀的原因是
______________________(用平衡移动原理解释)。

   [答案] (1)SO2-3 +H2O2===SO2-4 +H2O

                      +     2+
   (2)5H2O2+2MnO-4 +6H ===2Mn +8H2O+5O2↑

             -    -
   (3)H2O2+CN  +OH  ===CO2-3 +NH3↑

         2+         +      3+           3+
   (4)2Fe  +H2O2+2H  ===2Fe  +2H2O    Fe  催化  H2O2 分解产生

                           3+
O2  H2O2 分解反应放热,促进       Fe  的水解平衡正向移动

5、O3(臭氧)、H2O2、漂白粉[有效成分是             Ca(ClO)2]、KMnO4 等物质

是生活中常用的消毒剂。请回答下列问题:
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(1)漂白粉属于_________(“填纯净物”或“混合物”)。

(2)O2  和 O3 性质存在差异的原因是______________。

(3)用   H2O2 制取氧气的化学方程式是_________,基本反应类型属


于_______反应。(1)混合物(2)分子构成不同 (3)H2O2                     H2O 

+O2↑分解

(1)纯净物是指只含有一种物质,混合物是含有两种或两种以上物

质,漂白粉中虽然没有直接给出组成部分,但是说了有效成分是

Ca(ClO)2 则其中可以判断还有其它别的物质,从而可以得出组成漂

白粉的至少有两种物质,属于混合物;

(2)O2  和 O3 虽然组成它们的元素都是氧元素,但是它们的分子不

同,O2  是有由氧分子构成,O3        是由   O3(臭氧)分子构成,所以它们

的性质不相同;


(3)实验室用      H2O2 制取氧气的化学方程式是          H2O2   H2O +O2↑,
一变多,属于分解反应

6、硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为

Mg2B2O5·H2O 和 Fe3O4,还有少量    Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3 和 SiO2 等)

为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示:
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回答下列问题:


(1)写出    Mg2B2O5·H2O 与硫酸反应的化学方程式_____________。

为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度浓度外,还可采取的措施有

_________(写出两条)。

(2)利用         的磁性,可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”

中还剩余的物质是______(写化学式)。


(3)“净化除杂”需先加           H2O2 溶液,作用是_______。 然后再调节

溶液的   pH 约为  5,目的是________。

(4)“粗硼酸”中的主要杂质是           (填名称)。


(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),它是有机合成中的

重要还原剂,其电子式为_______。

(6)单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁

为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程___________。

【解析】本题有考查“双基”——提速措施;四氧化三铁的磁性;

制单质硼的反应。也有考查知识综合运用能力——Mg2B2O5·H2O                     与硫

酸反应;净化除杂两步实验操作的作用;两处成分的判断。甚至还

有思维最近发展区的考查——硫酸镁的结晶水数目(如果将结晶水

作为计分点的话);硼氢化钠的电子式。考生都有可能得分,但完

全闯过三关的考生应该不多。(2)问中四氧化三铁的考查,命题者
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做了一种很高级的处理——去理想化。中学化学里学到四氧化三铁

(象铁丝在纯氧中燃烧所得的无定形产物)和酸可以反应,但是天

然的四氧化三铁和酸是不反应的。命题者的这种处理不会影响大部

分考生的得分,因为问题情景中只有四氧化三铁有磁性(1)问写化

学方程式,是仿照碱式碳酸盐和酸的反应,但是要先分析

Mg2B2O5·H2O 中硼元素的化合价为+3        价,联系到流程图最终产物可

推知:硼元素变为        H3BO3(H3BO3 为弱酸,易溶于水);这不是氧化

还原反应,故镁元素转化为硫酸镁。加快反应速率可以采用升温等

措施,增大固体颗粒的接触面积也是常规。(5)硼氢化钠的电子式

很不常规,电子式是由离子键和阴离子内部的共价键两部分合成。

(6)做题时这样想,这个反应的温度应该比较高,所以                       H3BO3 会分

解,然后就是置换反应。再将化学方程式配平就好。


【答案】(1)Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3;减小铁硼矿粉粒

径、提高反应温度。


(2) Fe3O4;  SiO2  和 CaSO4;

(3)将   Fe2+氧化为   Fe3+;使 Al3+与 Fe3+形成氢氧化物而除去。

(4)(七水)硫酸镁


(5)
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(6) 2H3BO3       B2O3+3HO  B2O3+3Mg   3MgO+2B

   6、过氧化氢又称双氧水,它是一种二元弱酸,比碳酸的酸性弱,

它在受热或碱性条件下极不稳定,易分解生成                   H2O 和 O2。随着社会
需求的增长,尤其是生态环境保护的需要,双氧水近年来更受到人
们的青睐,并称其为绿色氧化剂。
   根据上述材料,完成下列问题:
   (1)双氧水能使酸性高锰酸钾溶液褪色,体现了双氧水的
________性(填“氧化”、“还原”、“酸”或“碱”,下同);双
氧水能使含酚酞的        NaOH 溶液褪色,体现了双氧水的________性;

SO2 通入双氧水中,溶液酸性增强,体现了双氧水的________性,反
应的离子方程式为_____________________。

   (2)H2O2 电离的方程式为______________________。

   (3)鉴于   H2O2 显弱酸性,写出它与       Ba(OH)2 作用形成正盐的化学
方程式:
   ___________________________________________________。

   [解析]   (1)KMnO4 被 H2O2 还原,说明   H2O2 具有还原性;含酚酞的

NaOH 溶液红色褪去,说明        H2O2 与 NaOH 发生中和反应,因此        H2O2 具

有酸性;H2O2   能将   SO2 氧化成  H2SO4,体现其氧化性。(2)H2O2      为二元

弱酸,应分步电离,以第一步电离为主。(3)H2O2                作为二元弱酸,能

与 Ba(OH)2 发生中和反应:H2O2+Ba(OH)2===BaO2+2H2O。

                                          +
   [答案] (1)还原  酸  氧化   SO2+H2O2===2H       +SO2-4

              +               +
   (2)H2O2   H +HO-2 ,HO-2   H  +O2-2

   (3)H2O2+Ba(OH)2===BaO2+2H2O
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