Question

臭氧是一种强氧化剂,常用于消毒、灭菌等。

（1）O₃与KI溶液反应生成的两种单质是           和           (填分子式)。

（2）已知①太阳光催化分解水制氢：2H₂O(l)＝2H₂(g)+O₂(g)ΔH₁=+571.6kJ·mol^–1

②焦炭与水反应制氢：C(s)+H₂O(g)＝CO(g)+H₂(g)ΔH₂=+131.3kJ·mol^–1

③甲烷与水反应制氢：CH₄(g)+H₂O(g)＝CO(g)+3H₂(g)ΔH₃=+206.1kJ·mol^–1

则反应CH₄(g)＝C(s)+2H₂(g)的ΔH=            kJ·mol^–1

（3）O₃在水中易分解,一定条件下,O₃的浓度减少一半所需的时间(t)如表所示。已知:O₃的起始浓度为 0.021 6 mol/L。

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

①pH增大能加速O₃分解,表明对O₃分解起催化作用的是           。

②在30 ℃、pH=4.0条件下,O₃的分解速率为            mol/(L·min)。

③据表中的递变规律,推测O₃在下列条件下分解速率依次增大的顺序为        (填字母)。

A．40 ℃、pH=3.0           B．10 ℃、pH=4.0              C．30 ℃、pH=7.0

（4）O₃可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得。

①图中阴极为           (填“A”或“B”),其电极反应式为                     。

②若C处通入O₂,则A极的电极反应式为                                。

③若C处不通入O₂,D、E处分别收集到x L和y L气体(标准状况),则E处收集的气体中O₃所占的体积分数为           。(忽略O₃的分解)

Answer

（1）I2、O2（2）74.8

（3）①OH—；②1.00×10-4；③b、a、c

（4）①A；2H++2e—=H2↑；②O2+4H++4e—=2H2O；③(x-2y)/y

【解析】

试题分析：（1）O3与KI溶液反应生成O2、I2及KOH，所以反应方程为，O3+2I-+H2O=O2+I2+2OH-；故答案为：I2、O2；

（2）根据盖斯定律，目标反应CH4(g)═C(s)+2 H2(g)相当于③-②，故△H=△H3-△H2，△H = 206.1 kJ•mol-1-131.3 kJ•mol-1 = 74.8 kJ•mol-1，故答案为：74.8；

（3）①pH增大，则OH-浓度增大，pH增大能加速O3分解，表明对O3分解起催化作用的是OH-，故答案为：OH-；

②v===1.00×10-4mol/(L•min)，故答案为：1.00×10-4；

③由表中数据可知，40°C、pH=3.0时，所需时间在31min～158min之间；10°C、pH=4.0时，所需时间＞231nin；30°C、pH=7.0时，所需时间＜7min，则分解速率依次增大的顺序为b、a、c，故答案为：b、a、c

（4）①由图可知，B极生成O2、O3，B极反应氧化反应，电解池阳极发生氧化反应，故A为阴极，电极反应为2H++2e-═H2↑；故答案为：A；2H++2e-═H2↑；

②C处通入O2，O2发生还原反应，在酸性条件下生成水，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，故答案为：O2+4H++4e-=2H2O；

③若C处不通入O2，实质为电解水，D处为氢气，体积为x L，E处为氧气、臭氧，体积共为y L，令臭氧的体积为ZL，根据电子转移守恒有x×2=Z×3×2+(y-Z)×2×2，解得Z=x-2y，所以E处收集的气体中O3所占的体积分数为，故答案为：。

【考点定位】考查化学反应速率的影响因素、原电池原理、盖斯定律

【名师点晴】本题考查化学反应速率的影响因素的实验探究，原电池与电解池反应原理，盖斯定律的应用。侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，本题注意对表中数据的分析和处理。盖斯定律的使用方法：①写出目标方程式；②确定“过渡物质”(要消去的物质)；③用消元法逐一消去“过渡物质”，明确目标方程式与已知方程式的关系是解题的关键。