Question

臭氧可用于凈化空氣、飲用水的消毒、處理工業(yè)廢物和作氧化劑．
（1）臭氧幾乎可與除鉑、金、銥、氟以外的所有單質(zhì)反應(yīng)．如：
6Ag（s）+O₃（g）═3Ag₂O（s）△H=-235.8kJ/mol．
已知2Ag₂O（s）═4Ag（s）+O₂（g）△H=+62.2kJ/mol，
則常溫下反應(yīng)：2O₃（g）═3O₂（g）的△H=

 

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（2）科學(xué)家首先使用在酸性條件下電解水的方法制得臭氧．臭氧在陽極周圍的水中產(chǎn)生，電極反應(yīng)式為3H₂O-6e^-=O₃↑+6H⁺，陰極附近溶解在水中的氧氣生成過氧化氫，其電極反應(yīng)式為

 

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（3）O₃在堿性條件下可將Na₂SO₄氧化成Na₂S₂O₈并生成氧氣．寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

（4）所得的Na₂S₂O₈溶液可降解有機(jī)污染物4-CP．原因是Na₂S₂O₈溶液在一定條件下可產(chǎn)生強(qiáng)氧化性自由基（SO₄^-?）．通過測定4-CP降解率可判斷Na₂S₂O₈溶液產(chǎn)生SO₄^-?的量．某研究小組設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究了溶液酸堿性、Fe²⁺的濃度對產(chǎn)生SO₄^-?的影響．
①溶液酸堿性的影響：其他條件相同，將4-CP加入到不同pH的Na₂S₂O₈溶液中，結(jié)果如圖a所示．由此可知：溶液酸性增強(qiáng)，

 

（填“有利于”或“不利于”）Na₂S₂O₈產(chǎn)生SO₄^-?．

②Fe²⁺濃度的影響：相同條件下，將不同濃度的FeSO₄溶液分別加入c（4-CP）=1.56×10^-4mol?L^-1、c（Na₂S₂O₈）=3.12×10^-3 mol?L^-1的混合溶液中．反應(yīng)240min后測得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖b所示．已知 S₂O₈^2-+Fe²⁺═SO₄^-?+SO₄^2-+Fe³⁺．則由圖示可知下列說法正確的是：

 

（填序號）
A．反應(yīng)開始一段時間內(nèi)4-CP降解率隨Fe²⁺濃度的增大而增大，原因是Fe²⁺能使Na₂S₂O₈產(chǎn)生更多的SO₄ˉ?．
B．Fe²⁺是4-CP降解反應(yīng)的催化劑
C．當(dāng)c（Fe²⁺）過大時，4-CP降解率反而下降，原因可能是Fe²⁺會與SO₄^-?發(fā)生反應(yīng)，消耗部分SO₄^-?．
D．4-CP降解率反而下降，原因可能是生成的Fe³⁺水解使溶液的酸性增強(qiáng)，不利于4-CP的降解．
③當(dāng)c（Fe²⁺）=3.2×10ˉ³mol?L^-1時，4-CP降解的平均反應(yīng)速率的計算表達(dá)式為

 

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Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡建立的過程

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①6Ag（s）+O₃（g）═3Ag₂O（s），△H=-235.8kJ?mol^-1，
②2Ag₂O（s）═4Ag（s）+O₂（g），△H=+62.2kJ?mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律可知①×2+②×3可得到，2O₃（g）═3O₂（g），以此計算反應(yīng)熱；
（2）陰極附近的氧氣則生成過氧化氫，其電極反應(yīng)式為3O₂+6H⁺+6e^-═3H₂O₂；
（3）根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物書寫方程式；
（4）根據(jù)溶液的pH和4-CP的降解率圖象來回答，當(dāng)c（Fe²⁺）=3.2×10ˉ³mol?L^-1時，4-CP降解率為52.4%．

解答： 解：（1）①6Ag（s）+O₃（g）═3Ag₂O（s），△H=-235.8kJ?mol^-1，
②2Ag₂O（s）═4Ag（s）+O₂（g），△H=+62.2kJ?mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律可知①×2+②×3可得到，2O₃（g）═3O₂（g），則反應(yīng)熱△H=（-235.8kJ?mol^-1）×2+（+62.2kJ?mol^-1）×3=-285kJ/mol，
故答案為：-285kJ/mol；
（2）酸性條件下電解水的方法制得臭氧，臭氧在陽極周圍的水中產(chǎn)生，其電極反應(yīng)式為3H₂O-6e^-═O₃↑+6H⁺，陰極附近的氧氣得電子生成過氧化氫，其電極反應(yīng)式為3O₂+6H⁺+6e^-═3H₂O₂，
故答案為：3O₂+6H⁺+6e^-═3H₂O₂（或O₂+2H⁺+2e^-=H₂O₂）；
（3）O₃在堿性條件下可將Na₂SO₄氧化成Na₂S₂O₈并生成氧氣的方程式為：2Na₂SO₄+O₃+H₂O=Na₂S₂O₈+2NaOH+O₂，故答案為：2Na₂SO₄+O₃+H₂O=Na₂S₂O₈+2NaOH+O₂；
（4）①根據(jù)溶液的pH和4-CP的降解率可以知道溶液酸性增強(qiáng)，有利于Na₂S₂O₈產(chǎn)生SO₄^-，故答案為：有利于；
 ②A．根據(jù)溶液的pH和4-CP的降解率可以知道溶液酸性增強(qiáng)，有利于Na₂S₂O₈產(chǎn)生SO₄^-，故A正確；
B．酸性環(huán)境是4-CP降解反應(yīng)的催化劑，故B錯誤；
C．Fe²⁺會與SO₄^-發(fā)生反應(yīng)，消耗部分SO₄^-，即當(dāng)c（Fe²⁺）過大時，4-CP降解率反而下降，故C錯誤；
D．生成的Fe³⁺水解使溶液的酸性增強(qiáng)，會更加有利于4-CP的降解，故D錯誤．
故選AC；
③當(dāng)c（Fe²⁺）=3.2×10ˉ³mol?L^-1時，4-CP降解率為52.4%，4-CP降解的平均反應(yīng)速率的計算表達(dá)式為

52.4%×1.56×10-4

240

，故答案為：

52.4%×1.56×10-4

240

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點(diǎn)評：本題涉及熱化學(xué)、電化學(xué)等方面的綜合知識，注意圖象題的分析是解題的關(guān)鍵，注重學(xué)生能力的考查，難度中等．