Question

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=

 

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（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

 

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（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 S₂O₈^2-+Fe²⁺═SO₄^-?+SO₄^2-+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

 

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Answer 1

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

专题：基本概念与基本理论

分析：（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%．

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，
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

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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．