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)? ΔH=-235.8kJ/mol.已知2Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g)? ΔH=+62.2kJ/mol,則常溫下反應(yīng): 2O3(g)=3O2(g)的ΔH=?????????????????????? .

（2）科學(xué)家P.Tatapudi等人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???????????????????? 。

（3）O3在堿性條件下可將Na2SO4氧化成Na2S2O8。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：????????????????????????

???????????

（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)=1.56×10-4 mol·L－1、c(Na2S2O8)=3.12×10-3 mol·L－1的混合溶液中。反應(yīng)240 min后測得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖b所示。已知 S2O82­- + Fe2+= SO4-·+ SO42- + 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，其原因是Fe2+能使Na2S2O8產(chǎn)生更多的SO4-·。

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)，不利于降解反應(yīng)的進(jìn)行。

③當(dāng)c(Fe2+)＝3.2 ×10-3 mol·L－1時，4-CP降解的平均反應(yīng)速率的計算表達(dá)式為??????????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）-285.0KJ.mol-1 （3分）

（2）3O2 + 6H+ +6e- = 3H2O2 （或O2 +2H+ +2e- = H2O2） （3分）

（3）2Na2SO4 + O3 + H2O = Na2S2O8 + 2NaOH + O2? （3分）

（4） ①有利于?? （2分）

②AC（2分）

③? （3分）

【解析】

試題分析:（1）根據(jù)蓋斯定律，所求方程式可由3×②-1×①而得，所以ΔH=3×(+62.2kJ/mol) -2×(-235.8kJ/mol)= -285.0KJ.mol-1 。

（2）由于電解水法制臭氧實(shí)質(zhì)是電解溶解有氧氣的水溶液3O2 + 3H2O = O3↑+3H2O2 ，雖然酸性條件下，但算不參加反應(yīng)，所以電解過程中陽極發(fā)生的氧化反應(yīng)為H2O失電子變成臭氧，而不能是OH-，陰極發(fā)生的還原反應(yīng)為O2得電子變成H2O2，所以陰極電極反應(yīng)式為：O2 +2H+ +2e- = H2O2 ，若要陰陽極得失電子統(tǒng)一，也可寫成3O2 + 6H+ +6e- = 3H2O2 。

（3）O3在堿性條件下將Na2SO4氧化成Na2S2O8的反應(yīng)是一個氧化還原反應(yīng)，要注意的是O3的性質(zhì)和O2相比，臭氧有較強(qiáng)的氧化性，而且不穩(wěn)定，容易變成為O2，所以在該反應(yīng)中，O3中O原子不是全部做氧化劑，部分化合價不變；而Na2SO4 中S由+6價→+7價，所以找出相應(yīng)的氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物后，用缺項(xiàng)配平書寫化學(xué)方程式得：2Na2SO4 + O3 + H2O = Na2S2O8 + 2NaOH + O2 。

（4）①圖a中明顯可以看出，隨著橫坐標(biāo)pH的增大，4-CP降解率逐漸減小，而起到降解作用的是具有強(qiáng)氧化性的自由基（SO4-·），所以講解率降低說明強(qiáng)氧化自由基減少，所以酸性增強(qiáng)才有利于Na2S2O8產(chǎn)生SO4-·。

②根據(jù)圖b可以看出，開始的一段時間內(nèi)隨著橫坐標(biāo)Fe2+濃度增大，4-CP降解率在增大，所以說明在這段時間內(nèi)，Fe2+能使Na2S2O8產(chǎn)生更多的SO4-·，A正確。強(qiáng)氧化性自由基是通過S2O82­- + Fe2+= SO4-·+ SO42- + Fe3+反應(yīng)產(chǎn)生的，所以Fe2+ 不是講解反應(yīng)的催化劑，B錯誤；因?yàn)樽杂苫?/span>SO4-·有強(qiáng)氧化性，所以若Fe2+ 濃度過大，則來不及反應(yīng)的Fe2+ 會被生成的自由基氧化，導(dǎo)致自由基減少，降解率下降，C正確，D錯誤；故選AC。

③當(dāng)c(Fe2+)＝3.2 ×10-3 mol·L－1時,從圖像b中可以找到此時的降解率52.4%，而初始濃度為c(4-CP)=1.56×10-4 mol·L－1 ，所以在240min內(nèi)的反應(yīng)速率v=△C/△t=。

考點(diǎn)：本題考查的是蓋斯定律應(yīng)用、電化學(xué)中電極反應(yīng)式的書寫、氧化還原反應(yīng)方程式的配平、化學(xué)反應(yīng)速率的計算等問題。