Question

臭氧可用于净化空气，饮用水消毒，处理工业废物和作为漂白剂．
（1）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，则常温下反应2O₃（g）=3O₂（g）为

 

反应（填“自发”或“非自发”）．
（2）臭氧在水中易分解，臭氧的浓度减少一半所需的时间如下表所示．

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

pH增大能加速O₃分解，表明对O₃分解起催化作用的是

 

（填微粒符号）．
（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，电极反应3H₂O-6e^-=O₃↑+6H⁺，阴极附近的氧气则生成过氧化氢，其电极反应式为

 

．
（4）为测定大气中臭氧（O₃）含量，将0℃、1.01×10⁵Pa的空气V L慢慢通过足量KI溶液，使臭氧完全反应；然后将所得溶液用a mL c mol?L^-1的Na₂S₂O₃溶液进行滴定恰好到达终点．
①该滴定过程中可选择的指示剂为

 

．
②O₃与KI溶液反应生成两种单质，则反应的化学方程式

 

．
③空气中臭氧的体积分数为

 

（用含“a、c、V”的字母表示）．
（已知：2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI）

Answer 1

分析：（1）反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0，反应自发进行，△H-T△S＞0，反应非自发进行；
（2）由表格中的数据可知，相同温度下，pH越大，O₃分解速率越大；
（3）阴极附近的氧气则生成过氧化氢，其电极反应式为3O₂+6H⁺+6e^-=3H₂O₂；
（4）①碘单质遇淀粉变蓝色；
②O₃与KI溶液反应生成两种单质为O₂、I₂，还生成KOH；
③由2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI、H₂O+O₃+2KI═O₂+I₂+2KOH可知，2Na₂S₂O₃～O₃，n（Na₂S₂O₃）=a×10^-3L×cmol/L，以此计算．

解答：解：（1））①6Ag（s）+O₃（g）=3Ag₂O（s）△H=-235.8kJ?mol^-1，
②2Ag₂O（s）=4Ag（s）+O₂（g）△H=+62.2kJ?mol^-1，
根据盖斯定律可知①×2+②×3可得到，2O₃（g）=3O₂（g），则反应热△H=（-235.8kJ?mol^-1）×2+（+62.2kJ?mol^-1）×3=-285kJ/mol，
所以热化学方程式为2O₃（g）=3O₂（g）△H=-285kJ/mol，反应放热且为熵增的反应，为自发反应，故答案为：自发；
（2）由表格中的数据可知，相同温度下，pH越大，O₃分解速率越大，表明对O₃分解起催化作用的是OH^-，故答案为：OH^-；
（3）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，其电极反应式为3H₂O-6e^-=O₃↑+6H⁺，阴极附近的氧气则生成过氧化氢，其电极反应式为3O₂+6H⁺+6e^-=3H₂O₂，故答案为：3O₂+6H⁺+6e^-=3H₂O₂；
（4）①碘单质遇淀粉变蓝色，可用淀粉检验碘单质，故答案为：淀粉溶液；
②O₃与KI溶液反应生成两种单质为O₂、I₂，还生成KOH，该反应为H₂O+O₃+2KI═O₂+I₂+2KOH，故答案为：2KI+O₃+H₂O=2KOH+O₂+I₂；
③由2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI、H₂O+O₃+2KI═O₂+I₂+2KOH可知，2Na₂S₂O₃～O₃，n（Na₂S₂O₃）=a×10^-3L×cmol/L，则n（O₃）=0.5ac×10^-3mol，
V（O₃）=0.5ac×10^-3mol×22.4L/mol=0.012acL，所以空气中臭氧的体积分数为

0.012acL

VL

×100%=

0.012ac

V

，故答案为：

0.012ac

V

．

点评：本题考查较综合，涉及热化学反应方程式、影响反应速率的因素、原电池、氧化还原反应及计算，侧重反应原理的考查，注重知识的迁移应用，题目难度中等．