问题 问答题

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)如下表所示.已知:O3的起始浓度为0.0216mol/L.

pH

t/min

T/℃

3.04.05.06.0
2030123116958
301581084815
503126157
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℃、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℃、pH=3.0     b. 10℃、pH=4.0      c. 30℃、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O2,则A极的电极反应式为______.

③若C处不通入O2,D、E处分别收集到x L和y L气体(标准状况),则E处收集的气体中O3所占的体积分数为______(忽略O3的分解).

答案

(1)O3与KI溶液反应生成的两种单质只能为O2、I2,故答案为:O2;I2

(2)①pH增大,则OH-浓度增大,pH增大能加速O3分解,表明对O3分解起催化作用的是OH-,故答案为:OH-; 

②v=

△c
t
=
0.0108mol/L
108min
=1.00×10-4mol/(L•min),故答案为:1.00×10-4; 

③由表中数据可知,40°C、pH=3.0时,所需时间在31min~158min之间;

10°C、pH=4.0时,所需时间>231nin;

30°C、pH=7.0时,所需时间<7min,则分解速率依次增大的顺序为b、a、c,

故答案为:b、a、c.

(3))①由图可知,B极生成O2、O3,B极反应氧化反应,电解池阳极发生氧化反应,故A为阴极,电极反应为2H++2e-═H2↑;

故答案为:A;2H++2e-═H2↑;

②C处通入O2,O2发生还原反应,在酸性条件下生成水,电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O,故答案为:O2+4H++4e-=2H2O.

③若C处不通入O2,实质为电解水,D处为氢气,体积为x L,E处为氧气、臭氧,体积共为y L,令臭氧的体积为ZL,根据电子转移守恒有

x×2=Z×3×2+(y-Z)×2×2,解得Z=x-2y,所以E处收集的气体中O3所占的体积分数为

x-2y
y

故答案为:

x-2y
y

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