Question

【題目】臭氧是地球大氣中一種微量氣體，人類正在保護和利用臭氧。

（1）氮氧化物會破壞臭氧層，已知：

①NO(g) + O3(g)NO2(g) + O2 (g) ΔH1 = 200.9 kJ·mol1

②2NO(g) +O2 (g)2NO2 (g) ΔH 2 = 116.2 kJ·mol1

則反應：2O3(g)3O2 (g) ΔH=______。

（2）實驗室將氧氣和臭氧的混合氣體0.896 L（標準狀況）通入盛有20.0 g銅粉的反應器中，加熱充分反應后，粉末的質量變為21.6 g。則原混合氣中臭氧的體積分數為______。

（3）大氣中的部分碘源于O3對海水中I—的氧化。將O3持續通入NaI溶液中進行模擬研究，探究Fe2+對氧化I—反應的影響，反應體系如圖1，測定兩組實驗中I3—濃度實驗的數據如圖2所示：

①反應后的溶液中存在化學平衡：I2(aq)+I(aq) I3-(aq)，當c(I3-)/c(I-)=6.8時，溶液中c(I2)=______。（已知反應的平衡常數K=680）

②結合實驗數據可知，Fe2+對I的轉化率的影響是_____（填“增大”“無影響”或“減小”）。

③第二組實驗18 s后，I3—濃度下降。導致I3—濃度下降的原因是_____。

（4）臭氧是一種殺菌消毒劑，還是理想的煙氣脫硝劑。

①一種脫硝反應中，各物質的物質的量隨時間的變化如圖3所示，X為___（填化學式）。

②一種臭氧發生裝置原理如圖4所示。陽極(惰性電極)的電極反應式為____。

Answer 1

【答案】285.6 kJ·mol 150%0.01 mol·L 1增大c(I )減小，I2 (aq)+I (aq)I3 (aq) 平衡向逆反應方向移動N2O53H2O6e ==O 3 ↑+6H +

【解析】

（1）已知：①NO(g) + O3(g)NO2(g) + O2 (g) ΔH1 = 200.9 kJ·mol1

②2NO(g) +O2 (g)2NO2 (g) ΔH 2 = 116.2 kJ·mol1

根據蓋斯定律，①×2-②得，2O3(g)3O2 (g) ΔH=2ΔH1-ΔH 2 =（200.9 kJ·mol1）×2-（-84.7 kJ·mol1）=285.6 kJ·mol 1，

因此，本題正確答案為：285.6 kJ·mol 1；

（2）設O2物質的量為x ，O3物質的量為y，那么 x + y =①
混合氣體中共含O質量為21.6g-20g=1.6g，所以 16g/mol(2x+3y)=1.6g②
聯立①、②方程解得： x=0.02mol，y=0.02mol，
所以 O3的體積分數為×100% = 50%，

因此，本題正確答案為：50%；

（3）①I2(aq)+I(aq) I3-(aq)，平衡常數K==680，當c(I3-)/c(I-)=6.8時，

c(I2)==0.01mol/L，

②從圖2數據可知，第二組（有Fe2+）生成的I3-的濃度明顯比第一組（沒有Fe2+）大，說明使用Fe2+能夠使平衡I2 (aq)+I (aq)I3 (aq)向正反應方向移動，I的轉化率增大，

③從圖2數據可知，第二組實驗18 s后，I3—濃度下降。導致I3—濃度下降的原因是c(I )減小，I2 (aq)+I (aq)I3 (aq) 平衡向逆反應方向移動，

因此，本題正確答案為：0.01mol/L；增大；c(I )減小，I2 (aq)+I (aq)I3 (aq) 平衡向逆反應方向移動；

（4）①由圖3可知，O3和NO2是反應物，O2和X是生成物，發生的反應為O3+NO2--O2+X，物質的變化量之比等于化學計量數之比，由圖可知，n(O3):n(NO2):n(O2):n(X)=2:4:2:2=1:2:1:1，則化學方程式為：O3+2NO2=O2+X，根據質量守恒定律，可確定X中含有2個N原子和5個O原子，化學式為N2O5，

②因為電解質溶液為稀硫酸，電解后生成了H2和O3，故在陰極上是H+得電子生成H2，在陽極上是OH-失電子生成O3，因為在酸性溶液中，故陽極上反應物可寫為H2O，電極反應式為3H2O6e ==O 3 ↑+6H +，　

因此，本題正確答案為：N2O5；3H2O6e ==O 3 ↑+6H +。