Question

臭氧是一种强氧化剂，常用于消毒、灭菌等．
（1）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）如下表所示．已知：O₃的起始浓度为0.0216mol/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

①在30℃、pH=4.0条件下，O₃的浓度减少一半过程的平均分解速率为

 

mol/（L?min）．
②据表推测O₃在下列条件下分解速率依次增大的顺序为

 

（填字母代号）．
a．40℃、pH=3.0   b．10℃、pH=4.0   c．30℃、pH=7.0
（2）O₃可由臭氧发生器（原理如下图）电解稀硫酸制得．
①图中阴极为

 

（填“A”或“B”）．
②若C处通入O₂，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

考点：化学反应速率的影响因素,电解原理

专题：化学反应速率专题,电化学专题

分析：（1）①根据v=

△c

t

计算；
②根据pH和温度判断达到平衡所用的时间的范围，可判断分解速率；
（2）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；
②C处通入O₂，O₂发生还原反应，在酸性条件下生成水；
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yL，令臭氧的体积为ZL，利用电子转移守恒列放出计算Z的值，再根据体积分数定义计算．

解答： 解：（1）①v=

△c

t

=

0.0108mol/L

108min

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

x-2y

y

，
故答案为：

x-2y

y

．

点评：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，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，题目难度中等，本题注意对表中数据的分析和处理．