Question

【题目】臭氧是地球大气中一种微量气体，人类正在保护和利用臭氧。

（1）氮氧化物会破坏臭氧层，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

则反应：2O3(g)3O2 (g) ΔH=______。

（2）实验室将氧气和臭氧的混合气体0.896 L（标准状况）通入盛有20.0 g铜粉的反应器中，加热充分反应后，粉末的质量变为21.6 g。则原混合气中臭氧的体积分数为______。

（3）大气中的部分碘源于O3对海水中I—的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究，探究Fe2+对氧化I—反应的影响，反应体系如图1，测定两组实验中I3—浓度实验的数据如图2所示：

①反应后的溶液中存在化学平衡：I2(aq)+I(aq) I3-(aq)，当c(I3-)/c(I-)=6.8时，溶液中c(I2)=______。（已知反应的平衡常数K=680）

②结合实验数据可知，Fe2+对I的转化率的影响是_____（填“增大”“无影响”或“减小”）。

③第二组实验18 s后，I3—浓度下降。导致I3—浓度下降的原因是_____。

（4）臭氧是一种杀菌消毒剂，还是理想的烟气脱硝剂。

①一种脱硝反应中，各物质的物质的量随时间的变化如图3所示，X为___（填化学式）。

②一种臭氧发生装置原理如图4所示。阳极(惰性电极)的电极反应式为____。

Answer 1

【答案】285.6 kJ·mol 150%0.01 mol·L 1增大c(I )减小，I2 (aq)+I (aq)I3 (aq) 平衡向逆反应方向移动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

根据盖斯定律，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，本题正确答案为：285.6 kJ·mol 1；

（2）设O2物质的量为x ，O3物质的量为y，那么 x + y =①
混合气体中共含O质量为21.6g-20g=1.6g，所以 16g/mol(2x+3y)=1.6g②
联立①、②方程解得： x=0.02mol，y=0.02mol，
所以 O3的体积分数为×100% = 50%，

因此，本题正确答案为：50%；

（3）①I2(aq)+I(aq) I3-(aq)，平衡常数K==680，当c(I3-)/c(I-)=6.8时，

c(I2)==0.01mol/L，

②从图2数据可知，第二组（有Fe2+）生成的I3-的浓度明显比第一组（没有Fe2+）大，说明使用Fe2+能够使平衡I2 (aq)+I (aq)I3 (aq)向正反应方向移动，I的转化率增大，

③从图2数据可知，第二组实验18 s后，I3—浓度下降。导致I3—浓度下降的原因是c(I )减小，I2 (aq)+I (aq)I3 (aq) 平衡向逆反应方向移动，

因此，本题正确答案为：0.01mol/L；增大；c(I )减小，I2 (aq)+I (aq)I3 (aq) 平衡向逆反应方向移动；

（4）①由图3可知，O3和NO2是反应物，O2和X是生成物，发生的反应为O3+NO2--O2+X，物质的变化量之比等于化学计量数之比，由图可知，n(O3):n(NO2):n(O2):n(X)=2:4:2:2=1:2:1:1，则化学方程式为：O3+2NO2=O2+X，根据质量守恒定律，可确定X中含有2个N原子和5个O原子，化学式为N2O5，

②因为电解质溶液为稀硫酸，电解后生成了H2和O3，故在阴极上是H+得电子生成H2，在阳极上是OH-失电子生成O3，因为在酸性溶液中，故阳极上反应物可写为H2O，电极反应式为3H2O6e ==O 3 ↑+6H +，　

因此，本题正确答案为：N2O5；3H2O6e ==O 3 ↑+6H +。