(2014•南海区模拟)臭氧可用于净化空气、饮用水的消毒、处理工业废物和作氧化剂.

(2014•南海区模拟)臭氧可用于净化空气、饮用水的消毒、处理工业废物和作氧化剂.
(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.
已知2Ag2O(s)═4Ag(s)+O2(g)△H=+62.2kJ/mol,
则常温下反应:2O3(g)═3O2(g)的△H=______.
(2)科学家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,电极反应式为3H2O-6e-=O3↑+6H+,阴极附近溶解在水中的氧气生成过氧化氢,其电极反应式为______.
(3)O3在碱性条件下可将Na2SO4氧化成Na2S2O8并生成氧气.写出该反应的化学方程式:______
(4)所得的Na2S2O8溶液可降解有机污染物4-CP.原因是Na2S2O8溶液在一定条件下可产生强氧化性自由基(SO4-•).通过测定4-CP降解率可判断Na2S2O8溶液产生SO4-•的量.某研究小组设计实验探究了溶液酸碱性、Fe2+的浓度对产生SO4-•的影响.
①溶液酸碱性的影响:其他条件相同,将4-CP加入到不同pH的Na2S2O8溶液中,结果如图a所示.由此可知:溶液酸性增强,______(填“有利于”或“不利于”)Na2S2O8产生SO4-•.

②Fe2+浓度的影响:相同条件下,将不同浓度的FeSO4溶液分别加入c(4-CP)=1.56×10-4mol•L-1、c(Na2S2O8)=3.12×10-3 mol•L-1的混合溶液中.反应240min后测得实验结果如图b所示.已知 S2O82-+Fe2+═SO4-•+SO42-+Fe3+.则由图示可知下列说法正确的是:______(填序号)
A.反应开始一段时间内4-CP降解率随Fe2+浓度的增大而增大,原因是Fe2+能使Na2S2O8产生更多的SO4ˉ•.
B.Fe2+是4-CP降解反应的催化剂
C.当c(Fe2+)过大时,4-CP降解率反而下降,原因可能是Fe2+会与SO4-•发生反应,消耗部分SO4-•.
D.4-CP降解率反而下降,原因可能是生成的Fe3+水解使溶液的酸性增强,不利于4-CP的降解.
③当c(Fe2+)=3.2×10ˉ3mol•L-1时,4-CP降解的平均反应速率的计算表达式为
52.4%×1.56×10−4
240
52.4%×1.56×10−4
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fe3cb 春芽

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解题思路:(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),以此计算反应热;
(2)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
(3)根据反应物和产物书写方程式;
(4)根据溶液的pH和4-CP的降解率图象来回答,当c(Fe2+)=3.2×10ˉ3mol•L-1时,4-CP降解率为52.4%.

(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,
故答案为:-285kJ/mol;
(2)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+,阴极附近的氧气得电子生成过氧化氢,其电极反应式为3O2+6H++6e-═3H2O2
故答案为:3O2+6H++6e-═3H2O2(或O2+2H++2e-=H2O2);
(3)O3在碱性条件下可将Na2SO4氧化成Na2S2O8并生成氧气的方程式为:2Na2SO4+O3+H2O=Na2S2O8+2NaOH+O2,故答案为:2Na2SO4+O3+H2O=Na2S2O8+2NaOH+O2
(4)①根据溶液的pH和4-CP的降解率可以知道溶液酸性增强,有利于Na2S2O8产生SO4-,故答案为:有利于;
②A.根据溶液的pH和4-CP的降解率可以知道溶液酸性增强,有利于Na2S2O8产生SO4-,故A正确;
B.酸性环境是4-CP降解反应的催化剂,故B错误;
C.Fe2+会与SO4-发生反应,消耗部分SO4-,即当c(Fe2+)过大时,4-CP降解率反而下降,故C错误;
D.生成的Fe3+水解使溶液的酸性增强,会更加有利于4-CP的降解,故D错误.
故选AC;
③当c(Fe2+)=3.2×10ˉ3mol•L-1时,4-CP降解率为52.4%,4-CP降解的平均反应速率的计算表达式为
52.4%×1.56×10−4
240,故答案为:
52.4%×1.56×10−4
240.

点评:
本题考点: 用盖斯定律进行有关反应热的计算;化学电源新型电池;化学平衡建立的过程.

考点点评: 本题涉及热化学、电化学等方面的综合知识,注意图象题的分析是解题的关键,注重学生能力的考查,难度中等.

1年前

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