Question

10．（1）臭氧可用于净化空气、饮用水消毒、处理工业废物和作漂白剂．
①试写出氧元素的原子结构示意图．
②臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应．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，则O₃转化为O₂的热化学方程式为2O₃（g）═3O₂（g）；△H=-285kJ/mol；
③科学家P．Tatapudi等人首先使用在酸性条件下电解水的方法制得臭氧．臭氧在阳极周围的水中产生，阴极附近的氧气则生成过氧化氢，阴极电极反应式为6H⁺+3O₂+6e^-=3H₂O₂．
（2）ClO₂是国际上通用的饮用水消毒剂．科学家用硫酸酸化的草酸（H₂C₂O₄）还原氯酸钠来制备ClO₂，该反应的化学方程式为H₂C₂O₄+2NaClO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O．
（3）硬水的软化通常有药剂法、离子交换法等．
①某学习小组用生石灰和纯碱软化硬水的工艺流程图如下：

试剂a是CaO；沉淀M是Mg（OH）₂（写化学式）；加入试剂b后生成沉淀的离子方程式为Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓．
（4）某同学欲对用ClO₂消毒过的水进行Cl^-含量的测定，实验过程如下：向30.00mL水样中加几滴K₂CrO₄溶液作指示剂，用0.001 000mol•L^-1 AgNO₃溶液滴定，当有砖红色Ag₂CrO₄沉淀出现时，达到滴定终点，此时用去AgNO₃溶液12.12mL．则水样中c（Cl^-）=4.04×10^-4 mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）①氧原子核外电子层数是2，最外层电子数是6，根据原子结构示意图的画法来回答；
②依据热化学方程式结合盖斯定律计算得到；
③由阳极制得臭氧，阴极制得过氧化氢，电解总方程式为：3H₂O+3O₂═3H₂O₂+O₃，电解池中阴极上氧气得到电子生成过氧化氢发生还原反应；
（2）用硫酸酸化的草酸（H₂C₂O₄）溶液还原氯酸钠，反应生成硫酸钠、二氧化碳、二氧化氯、水以此来解答；
（3）向硬水中加入氧化钙，可以将钙离子、镁离子沉淀，碳酸根离子可以将钙离子沉淀；
（4）由利用Ag⁺+Cl^-=AgCl↓计算水样中Cl^-的物质的量及其浓度．

解答 解：（1）①氧原子核外电子层数是2，最外层电子数是6，氧原子结构示意图为：，故答案为：；
②a、6Ag（s）+O₃（g）═3Ag₂O（s）；△H=-235.8kJ/mol．
b、2Ag₂O（s）═4Ag（s）+O₂（g）；△H=+62.2kJ/mol
依据盖斯定律a×2+b×3得到：2O₃（g）═3O₂（g）；△H=-285kJ/mol；
故答案为：2O₃（g）═3O₂（g）；△H=-285kJ/mol；
③由阳极制得臭氧，阴极制得过氧化氢．电解总方程式为：3H₂O+3O₂═3H₂O₂+O₃，阳极反应为3H₂O=O₃+6H⁺+6e^-，阴极反应为6H⁺+3O₂+6e^-=3H₂O₂；
故答案为：6H⁺+3O₂+6e^-=3H₂O₂；
（2）用硫酸酸化的草酸（H₂C₂O₄）溶液还原氯酸钠，反应生成硫酸钠、二氧化碳、二氧化氯、水，方程式为：H₂C₂O₄+2NaClO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O，
故答案为：H₂C₂O₄+2NaClO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O；
（3）向硬水中加入氧化钙，和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙可以和碳酸氢根离子、镁离子之间反应，可以得到碳酸钙、氢氧化镁沉淀，再加入碳酸钠可以将剩余的碳酸根离子沉淀，发生的反应为：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，故答案为：CaO；Mg（OH）₂；Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓；
（4）由Ag⁺+Cl^-=AgCl↓可知，n（Cl^-）=12.12×0.001L×0.001000mol•L^-1=12.12×10^-6mol，所以水样中c（Cl^-）=$\frac{12.12×1{0}^{-6}}{30×1{0}^{-3}}$mol/L=4.04×10^-4 mol•L^-1，
故答案为：4.04×10^-4 mol•L^-1．

点评 本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用、氧化还原反应及溶度积的计算，把握习题中的信息及发生的氧化还原反应、Ksp的计算为解答的关键，侧重学生分析能力及计算能力的考查，题目难度中等．