Question

(14 分)过氧化氢和臭氧都是常见的绿色氧化剂，在工业生产中有着重要的用途。

（1）据报道以硼氢化合物NaBH₄（B的化合价为+3价）和H₂O₂作原料的燃料电池，可用作通信卫星电源。负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO₂，其工作原理如右图所示。该电池放电时正极的电极反应式为：                      ；
以MnO₂做正极材料，可能是因为                。
（2）火箭发射常以液态肼（N₂H₄）为燃料，液态过氧化氢
为助燃剂。已知：
N₂H₄(g) + O₂(g) ＝ N₂(g) + 2H₂O(g) △H =" –" 534 kJ·mol^-1
H₂O₂(l) = H₂O(l) + 1/2O₂(g)  △H =" –" 98.64 kJ·mol^-1
H₂O(l) = H₂O(g)  △H=" +" 44kJ·mol^-1
则反应N₂H₄(g) + 2H₂O₂(l) = N₂(g) + 4H₂O(g) 的△H=         。
（3）O₃ 可由臭氧发生器（原理如右图所示）电解稀硫酸制得。

②  图中阴极为      （填“A”或“B”）。
②若C处通入O ₂，则A极的电极反应式为：      。
③若C处不通入O ₂ ，D、E处分别收集到15.68L和有6.72L气体（标准状况下），则E处收集的气体中O₂和O₃的体积之比为           （忽略 O ₃ 的分解）。
（4）新型O₃氧化技术对燃煤烟气中的NOx和SO₂脱除效果显著，锅炉烟气中的NOx以上是以NO形式存在的，可发生反应NO(g）+ O₃ (g) NO₂(g)+ O₂ (g)。在一定条件下，将NO和O₃通入绝热恒容密闭容器中发生上述反应 ，正反应速率随时间变化的示意图（如下图）所示。由图可得出的正确说法是             

a．反应在c点达到平衡状态
b．反应物浓度：b点小于c点
c．该反应为放热反应
d．Δt₁＝Δt₂时，NO的转化量：a～b段小于b～c段

Answer 1

(14分)
⑴H₂O₂ + 2e^—＝ 2OH^—；除了作电极材料，MnO₂还对电极反应具有催化作用
⑵－643.28kJ·mol^—1        
⑶① A       ② O₂＋4H^＋＋4e^－=2H₂O    ③2︰1             
⑷cd          （每空2分，共14分）

试题分析：（1）原电池负极发生氧化反应，正极反应还原反应，由原电池工作原理图1可知，电极a为负极，电极b为正极，H₂O₂在正极放电生成OH^-，电极反应式为H₂O₂+2e^-=2OH^-； MnO₂对电极反应具有催化作用。
故答案为：H₂O₂+2e^-=2OH^-；MnO₂对电极反应具有催化作用。
（2）已知：①N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ?mol^-1
②H₂O₂（l）=H₂O（l）+1/2O₂（g）△H=-98.64kJ?mol^-1
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1
由盖斯定律，①+②×2+③×3得N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-534kJ?mol^-1+2×（-98.64kJ?mol^-1）+2×44kJ?mol^-1=-643.28kJ?mol^-1
故答案为：-643.28kJ?mol^-1。
（3）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。
故答案为：A。
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，物质的量为11.2L/22.4(L/mol) =0.5mol，E处为氧气、臭氧，物质的量共为4.48L/22.4(L/mol)=0.2mol，令臭氧的物质的量为xmol，根据电子转移守恒有0.5mol×2=xmol×3×2+（0.2mol-xmol）×2×2，解得x=0.1，所以E处收集的气体中O₃所占的体积分数为(0.1mol/0.2mol)×100%=50%。
故答案为：50%。
（4）该反应反应前后气体的物质的量不变，容器体积不变，故体系压强恒定．绝热恒容密闭容器，体系温度随反应进行变化，随反应进行反应物的浓度降低，由图可知，c点以前正反应速率增大，说明正反应为放热反应，c点以后反应正反应速率降低，应是浓度影响比温度影响更大．图为正反应速率随时间变化，说明反应未到达平衡。
a．反应在c点前，温度对速率影响大，c点以后浓度减小对速率影响大，C点未达到平衡状态，故a错误；
b．反应为达平衡，b点在c点之前，浓度反应物浓度：b点大于c点，故b错误；
c．该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，故c正确；
d．a～b段反应速率小于b～c段反应速率，△t₁=△t₂时，b～c段反应的NO更多，故NO的转化率：a～b段小于b～c段，故d正确。
故选：cd。
点评：考查原电池与电解池反应原理、反应热的计算、氧化还原反应计算、化学平衡图象、阅读题目获取信息的能力等，难度中等，需要学生具备运用信息与基础知识分析问题、解决问题的能力。