Question

臭氧是一種強氧化劑，常用于消毒、滅菌等．
（1）O₃在水中易分解，一定條件下，O₃的濃度減少一半所需的時間（t）如下表所示．已知：O₃的起始濃度為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條件下，O₃的濃度減少一半過程的平均分解速率為

 

mol/（L?min）．
②據(jù)表推測O₃在下列條件下分解速率依次增大的順序為

 

（填字母代號）．
a．40℃、pH=3.0   b．10℃、pH=4.0   c．30℃、pH=7.0
（2）O₃可由臭氧發(fā)生器（原理如下圖）電解稀硫酸制得．
①圖中陰極為

 

（填“A”或“B”）．
②若C處通入O₂，A極的電極反應(yīng)式為

 

．
③若C處不通入O₂，D、E處分別收集到x L和y L氣體（標準狀況），則E處收集的氣體中O₃所占的體積分數(shù)為

 

．（忽略O(shè)₃的分解）

Answer 1

考點：化學反應(yīng)速率的影響因素,電解原理

專題：化學反應(yīng)速率專題,電化學專題

分析：（1）①根據(jù)v=

△c

t

計算；
②根據(jù)pH和溫度判斷達到平衡所用的時間的范圍，可判斷分解速率；
（2）①由圖可知，B極生成O₂、O₃，B極反應(yīng)氧化反應(yīng)，電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，故A為陰極；
②C處通入O₂，O₂發(fā)生還原反應(yīng)，在酸性條件下生成水；
③若C處不通入O₂，實質(zhì)為電解水，D處為氫氣，體積為x L，E處為氧氣、臭氧，體積共為yL，令臭氧的體積為ZL，利用電子轉(zhuǎn)移守恒列放出計算Z的值，再根據(jù)體積分數(shù)定義計算．

解答： 解：（1）①v=

△c

t

=

0.0108mol/L

108min

=1.00×10^-4mol/（L?min），故答案為：1.00×10^-4；
②由表中數(shù)據(jù)可知，40°C、pH=3.0時，所需時間在31min～158min之間；
10°C、pH=4.0時，所需時間＞231nin；
30°C、pH=7.0時，所需時間＜7min，則分解速率依次增大的順序為b、a、c，
故答案為：b、a、c；
（2）①由圖可知，B極生成O₂、O₃，B極反應(yīng)氧化反應(yīng)，電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，故A為陰極，電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-═H₂↑；
故答案為：A；
②C處通入O₂，O₂發(fā)生還原反應(yīng)，在酸性條件下生成水，電極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
③若C處不通入O₂，實質(zhì)為電解水，D處為氫氣，體積為x L，E處為氧氣、臭氧，體積共為y L，令臭氧的體積為ZL，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有
x×2=Z×3×2+（y-Z）×2×2，解得Z=x-2y，所以E處收集的氣體中O₃所占的體積分數(shù)為

x-2y

y

，
故答案為：

x-2y

y

．

點評：本題考查化學反應(yīng)速率的影響因素的實驗探究，原電池與電解池反應(yīng)原理，側(cè)重于學生的分析能力和計算能力的考查，題目難度中等，本題注意對表中數(shù)據(jù)的分析和處理．