Question

【题目】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）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0.0216 mol/L。

	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°C、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______.（填字母代号）

a. 40°C、pH=3.0 b. 10°C、pH=4.0 c. 30°C、pH=7.0

（3）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xL和有yL气体(标准状况)，则E处收集的气体中O 3 所占的体积分数为__________.(忽略O 3 的分解)。

Answer 1

【答案】 I2 O2 OH－ 1.00×10－4 b、a、c A 2H＋＋2e－=H2↑ O2＋4H＋＋4e－=2H2O

【解析】(1)因为O3是一种强氧化剂，KI具有还原性，所以二者反应生成I2和O2；

(2) O3的起始浓度为0.0216 mol/L，O3在水中分解生成O2，分析表中数据可知，①随pH的增大，O3分解速率加快，说明对O3分解起催化作用的是OH－；②在30°C、pH=4.0条件下，O3的分解一半所需要的时间为108min，所以其分解速率为ν(O3)= ；③根据表中的递变规律，推测O3在40°C、pH=3.0时，分解一半需要的时间大约为70分钟左右，在10°C、pH=4.0时分解一半需要的时间大约为460分钟左右，在30°C、pH=7.0时分解一半需要的时间大约为4分钟左右，所以O3的分解速率依次增大的顺序为b<a<c；

(3)电解稀硫酸，实质是电解水，只有OH—在阳极放电才能生成O 2，进而转化为O3。①由装置图可知电极B为阳极，则电极A为阴极，其电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；②若C处通入O2 ，则A极的电极反应式为4H＋＋O2 ＋4e－ =2H2O；③在相同条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，设D处收集的H2为xmol，则E处收集的O2和O3共ymol，所以电解过程中转移电子2xmol，设E处收集的气体中O3为amol，则O2为(y-a)mol，由电子转移守恒可得6a+4(y-a)=2x，a=(x-2y)mol，所以O 3 所占的体积分数为。