Question

臭氧可用于凈化空氣，飲用水消毒，處理工業廢物和作為漂白劑．
（1）臭氧幾乎可與除鉑、金、銥、氟以外的所有單質反應．如：6Ag（s）+O₃（g）=3Ag₂O（s）；△H=-235.8kJ?mol^-1．已知2Ag₂O（s）=4Ag（s）+O₂（g）；△H=+62.2kJ?mol^-1，則常溫下反應2O₃（g）=3O₂（g）為

 

反應（填“自發”或“非自發”）．
（2）臭氧在水中易分解，臭氧的濃度減少一半所需的時間如下表所示．

pH t/min T/℃	3.0	4.0	5.0	6.0
20	301	231	169	58
30	158	108	48	15
50	31	26	15	7

pH增大能加速O₃分解，表明對O₃分解起催化作用的是

 

（填微粒符號）．
（3）科學家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生，電極反應3H₂O-6e^-=O₃↑+6H⁺，陰極附近的氧氣則生成過氧化氫，其電極反應式為

 

．
（4）為測定大氣中臭氧（O₃）含量，將0℃、1.01×10⁵Pa的空氣V L慢慢通過足量KI溶液，使臭氧完全反應；然后將所得溶液用a mL c mol?L^-1的Na₂S₂O₃溶液進行滴定恰好到達終點．
①該滴定過程中可選擇的指示劑為

 

．
②O₃與KI溶液反應生成兩種單質，則反應的化學方程式

 

．
③空氣中臭氧的體積分數為

 

（用含“a、c、V”的字母表示）．
（已知：2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI）

Answer 1

分析：（1）反應自發進行的判斷依據是△H-T△S＜0，反應自發進行，△H-T△S＞0，反應非自發進行；
（2）由表格中的數據可知，相同溫度下，pH越大，O₃分解速率越大；
（3）陰極附近的氧氣則生成過氧化氫，其電極反應式為3O₂+6H⁺+6e^-=3H₂O₂；
（4）①碘單質遇淀粉變藍色；
②O₃與KI溶液反應生成兩種單質為O₂、I₂，還生成KOH；
③由2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI、H₂O+O₃+2KI═O₂+I₂+2KOH可知，2Na₂S₂O₃～O₃，n（Na₂S₂O₃）=a×10^-3L×cmol/L，以此計算．

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，
根據蓋斯定律可知①×2+②×3可得到，2O₃（g）=3O₂（g），則反應熱△H=（-235.8kJ?mol^-1）×2+（+62.2kJ?mol^-1）×3=-285kJ/mol，
所以熱化學方程式為2O₃（g）=3O₂（g）△H=-285kJ/mol，反應放熱且為熵增的反應，為自發反應，故答案為：自發；
（2）由表格中的數據可知，相同溫度下，pH越大，O₃分解速率越大，表明對O₃分解起催化作用的是OH^-，故答案為：OH^-；
（3）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生，其電極反應式為3H₂O-6e^-=O₃↑+6H⁺，陰極附近的氧氣則生成過氧化氫，其電極反應式為3O₂+6H⁺+6e^-=3H₂O₂，故答案為：3O₂+6H⁺+6e^-=3H₂O₂；
（4）①碘單質遇淀粉變藍色，可用淀粉檢驗碘單質，故答案為：淀粉溶液；
②O₃與KI溶液反應生成兩種單質為O₂、I₂，還生成KOH，該反應為H₂O+O₃+2KI═O₂+I₂+2KOH，故答案為：2KI+O₃+H₂O=2KOH+O₂+I₂；
③由2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI、H₂O+O₃+2KI═O₂+I₂+2KOH可知，2Na₂S₂O₃～O₃，n（Na₂S₂O₃）=a×10^-3L×cmol/L，則n（O₃）=0.5ac×10^-3mol，
V（O₃）=0.5ac×10^-3mol×22.4L/mol=0.012acL，所以空氣中臭氧的體積分數為

0.012acL

VL

×100%=

0.012ac

V

，故答案為：

0.012ac

V

．

點評：本題考查較綜合，涉及熱化學反應方程式、影響反應速率的因素、原電池、氧化還原反應及計算，側重反應原理的考查，注重知識的遷移應用，題目難度中等．