111分科測驗化學 第13題 詳解

「大象牙膏」是一有趣的化學實驗：將濃度為 30～35% 的雙氧水與清潔劑混合，雙氧水分解產生的氧氣被清潔劑水溶液包裹住產生氣泡，此泡沫狀物質會像噴泉一樣噴湧而出。已知其化學反應式為：
$$\mathrm{2H_2O_2(l)\rightarrow 2H_2O(l)+O_2(g)}\qquad \Delta H^1=-196\ \mathrm{kJ/mol}，活化能\ E_{a1}=76\ \mathrm{kJ/mol}$$
若在此溶液中加入少量碘化鉀溶液，則泡沫噴湧的效果會更明顯。小安量測加入碘化鉀溶液後的反應活化能 $E_{a2}=57\ \mathrm{kJ/mol}$ 與反應熱 $\Delta H^2=-Q\ \mathrm{kJ/mol}$。此外，小安發現加入碘化鉀溶液後，碘離子會參與反應，而且有甲、乙兩反應發生。
$$甲：\mathrm{H_2O_2(l)+I^-(aq)\rightarrow Y(aq)+H_2O(l)}$$
$$乙：\mathrm{H_2O_2(l)+Y(aq)\rightarrow Z(aq)+H_2O(l)+O_2(g)}$$
已知甲、乙兩個反應的反應係數皆已平衡，且甲反應的反應速率小於乙反應的反應速率，小安分析反應後碘離子的量沒有減少。根據以上實驗觀察及結論，下列敘述哪些正確？
(A) $Q>196$
(B) Y 是 $\mathrm{IO_3^-}$
(C) Z 是 $\mathrm{I^-}$
(D) 甲反應活化能小於乙反應活化能
(E) 雙氧水在此實驗中既是氧化劑，也是還原劑