2022年高考化学二轮复习核心素养提升10 过氧化物(H2O2、金属过氧化物)与O3的性质和用途 (含解析)

素养说明：化学核心素养要求考生能从物质结构与性质，物质性质与应用的关系，分析物质性质，合理利用物质。H2O2与O3作为绿色氧化剂和消毒剂，在日常生活中发挥着巨大的作用。

1.氧气的同素异形体臭氧(O3)

(1)化学性质

①不稳定性：2O33O2

②强氧化性：Ag、Hg等金属在臭氧中可以被氧化，O3能使湿润的淀粉­KI试纸变蓝，其反应的化学方程式如下：

O3＋2KI＋H2O===I2＋2KOH＋O2

③漂白和消毒：许多染料受到臭氧的强烈氧化会褪色，臭氧还能杀死许多细菌。

(2)生产方式：3O22O3

(3)臭氧层：能吸收来自太阳的大部分紫外线，是人类和其他生物的保护伞。氟氯烃是破坏臭氧层的“元凶”。

(4)臭氧的用途：脱色剂、消毒剂等。

2.过氧化物

(1)过氧化氢

①结构

化学式：H2O2

电子式：

结构式：H—O—O—H，H、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。

②化学性质

Ⅰ.不稳定性：2H2O22H2O＋O2↑。

Ⅱ.还原性：遇强氧化剂时，显还原性，如：2KMnO4＋5H2O2＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5O2↑＋8H2O。

Ⅲ.氧化性：遇较强还原剂时，显氧化性，如H2O2＋2HI===I2＋2H2O。

(2)金属过氧化物

①金属过氧化物都是强氧化剂，过氧化钠、过氧化钾可以和水反应，生成相应的氢氧化物和氧气，另外还存在带结晶水的金属过氧化物。如：过氧化钡、过氧化钙。

②过氧化物和稀酸反应生成过氧化氢。

BaO2＋H2SO4===H2O2＋BaSO4。

过氧化钠与空气中的二氧化碳作用放出氧气：

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。

[题型专练]

1.(2019·郑州一中高三月考)臭氧(O3)可应用于游泳池、生活用水、污水的杀菌和消毒，大气中的臭氧层能有效阻挡紫外线。长期吸入大量臭氧会引起口干燥、咳嗽等不适症状。臭氧发生器是在高压电极的作用下将空气中的氧气转化为臭氧的装置。下列说法正确的是(　　)

A.氧气转化为臭氧是物理变化

B.臭氧分子的相对分子质量为36

C.一个臭氧分子中含有3个氧原子

D.臭氧对人的身体健康不利，应该拒绝使用臭氧

解析　转化过程物质发生了变化，有新物质生成，应为化学变化，故A错误；根据分子式的含义知臭氧的相对分子质量为16×3＝48，故B错误；根据分子式的含义标在化学式中元素符号右下角的数字表示该元素的原子个数，知一个臭氧分子中含有3个氧原子，故C正确；臭氧可应用于游泳池、生活用水、污水的杀菌和消毒，对人的身体健康也有有利的一面，故D错误。

答案　C

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(2Na2CO3·3H2O2)，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H2O2H＋＋HO。

(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)H2O2H＋＋HO　(3)B

(4)

3.(上海高考)过氧化钙(CaO2)是一种白色、无毒、难溶于水的固体，能杀菌消毒，广泛用于果蔬保鲜、空气净化、污水处理等方面。工业生产过程如下：

①在NH4Cl溶液中加入Ca(OH)2；

②不断搅拌的同时加入30% H2O2，反应生成CaO2·8H2O沉淀；

③经过陈化、过滤，水洗得到CaO2·8H2O，再脱水干燥得到CaO2。

完成下列填空

(1)第①步反应的化学方程式为________________________________________

________________________。

第②步反应的化学方程式为______________________________________________

________________________。

(2)可循环使用的物质是________。工业上常采用Ca(OH)2过量而不是H2O2过量的方式来生产，这是因为_______________________________________________

_________________________________________________________________。

(3)检验CaO2·8H2O是否洗净的方法是___________________________________

___________________________________________________________________。

(4)CaO2·8H2O加热脱水的过程中，需不断通入不含二氧化碳的氧气，目的是____________________________________________________________________。

(5)已知CaO2在350 ℃迅速分解生成CaO和O2。下图是实验室测定产品中CaO2含量的装置(夹持装置省略)。

若所取产品质量是m g，测得气体体积为V mL(已换算成标准状况)，则产品中CaO2的质量分数为________(用字母表示)。

过氧化钙的含量也可用重量法测定，需要测定的物理量有

____________________________________________________________________。

解析　(5)已知CaO2在350 ℃迅速分解生成CaO和O2。反应的方程式是2CaO22CaO＋O2↑。根据方程式可知，每有2 mol CaO2发生反应，会产生1 mol O2，在标准状况下体积是22.4 L。现在产生标准状况下的氧气体积是V mL，则氧气的物质的量是n(O2)＝＝×10－3 mol；则反应的CaO2的物质的量是n(CaO2)＝2n(O2)＝×10－3 mol，则产品中CaO2的质量分数为φ＝[n(CaO2)M÷m]×100%＝[×10－3 mol×72 g/mol÷m]×100%＝%。过氧化钙的含量也可用重量法测定，需要测定的物理量有灼烧前过氧化钙的质量及物质质量不再发生改变时剩余固体的质量。

答案　(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2===CaCl2＋2NH3·H2O　CaCl2＋H2O2＋8H2O＋2NH3===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl

(2)NH4Cl　Ca(OH)2价格低，H2O2价格高且易分解，Ca(OH)2溶液显碱性，就可以抑制CaO2·8H2O的溶解，从而提高产品的产率。H2O2显弱酸性，会促进CaO2·8H2O的溶解，对物质的制取不利

(3)取最后一次洗涤溶液，向其中加入AgNO3溶液，再滴加几滴稀硝酸，若无白色沉淀产生，就证明洗涤干净，否则没有洗涤干净

(4)防止CO2与CaO2反应，抑制CaO2分解

(5)%　加热前过氧化钙及加热后固体质量不再发生改变时试管中固体的质量