Question

（12分）過氧化氫和臭氧都是常見的綠色氧化劑，在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的用途。

（1）據(jù)報(bào)道以硼氫化合物NaBH₄（B的化合價(jià)為+3價(jià)）和H₂O₂作原料的燃料電池，可用作通信衛(wèi)星電源。負(fù)極材料采用Pt/C，正極材料采用MnO₂，其工作原理如圖7所示。該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為：                      ；以MnO₂做正極材料，可能是因?yàn)?u>                。

（2）火箭發(fā)射常以液態(tài)肼（N₂H₄）為燃料，液態(tài)過氧化氫為助燃劑。

已知： N₂H₄(g) + O₂(g) ＝ N₂(g) + 2H₂O(g)  △H = – 534 kJ·mol^—1

H₂O₂(l) = H₂O(l) + 1/2O₂(g)          △H = – 98.64 kJ·mol^—1

H₂O(l) = H₂O(g)   △H= + 44kJ·mol^—1

      反應(yīng)N₂H₄(g) + 2H₂O₂(l) = N₂(g) + 4H₂O(g) 的 △H=           。

（3）O₃  可由臭氧發(fā)生器（原理如圖所示）電解稀硫酸制得。

①圖中陰極為      （填“A”或“B”）。

②若C處通入O ₂，則A極的電極反應(yīng)式為：                 。

③若C處不通入O ₂ ，D、E處分別收集到11.2L和有4.48L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則E處收集的氣體中O₃所占的體積分?jǐn)?shù)為         （忽略  O ₃ 的分解）。

（4）新型O₃氧化技術(shù)對燃煤煙氣中的NOx和SO₂脫除效果顯著，鍋爐煙氣中的NOx 95％以上是以NO形式存在的，可發(fā)生反應(yīng)NO(g）+ O₃ (g)      NO₂(g)+ O₂ (g)。在一定條件下，將NO和O₃通入絕熱恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng) ，正反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的示意圖（如圖9）所示。由圖可得出的正確說法是           

a．反應(yīng)在c點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)

b．反應(yīng)物濃度：b點(diǎn)小于c點(diǎn)

c．反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量

d．Δt₁＝Δt₂時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率：a～b段小于b～c段

 

Answer 1

【答案】

（1）H₂O₂ + 2e^—＝ 2OH^—； 除了作電極材料，MnO₂還對電極反應(yīng)具有催化作用  （各2分）   （2）－643.28kJ·mol^—1     （2分）

（3） ① A   ② O₂＋4H^＋＋4e^－=2H₂O     ③50%（各2分）      （4）d  （2分）

【解析】（1）原電池中正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，所以雙氧水在正極得到電子，反應(yīng)式為H₂O₂ + 2e^—＝ 2OH^—。二氧化錳除了作電極材料導(dǎo)電以外，MnO₂還對雙氧水的電極反應(yīng)具有催化作用。

（2）考查蓋斯定律的應(yīng)用。根據(jù)反應(yīng)①N₂H₄(g) + O₂(g) ＝ N₂(g) + 2H₂O(g)、反應(yīng)②H₂O₂(l) = H₂O(l) + 1/2O₂(g)、反應(yīng)③H₂O(l) = H₂O(g)可知，①＋②×2＋③×2即得到N₂H₄(g) + 2H₂O₂(l) = N₂(g) + 4H₂O(g)，所以反應(yīng)熱是－534 kJ·mol^—1－98.64 kJ·mol^—1×＋44 kJ·mol^—1×2＝－643.28kJ·mol^—1。

（3）①B電極產(chǎn)生氧氣和臭氧，所以B是陽極，陰極是A。

②若C處通入O ₂，則A極相當(dāng)于是原電池的是正極，電解質(zhì)溶液顯酸性，則電極反應(yīng)式為O₂＋4H^＋＋4e^－=2H₂O。

③若C處不通入O ₂ ，D、E處分別收集到氫氣和氧氣、臭氧。氫氣是11.2L，物質(zhì)的量是0.5mol，轉(zhuǎn)移電子1mol。設(shè)氧氣和臭氧的物質(zhì)的量分別是x、y，則x＋y＝0.2mol，4x＋6y＝1mol，解得x＝y(tǒng)＝0.1mol，即臭氧占50％。

（4）根據(jù)圖像可知c點(diǎn)反應(yīng)速率還是變化的，因此不是平衡狀態(tài)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度逐漸減小，所以b點(diǎn)反應(yīng)物的濃度大于c點(diǎn)。開始階段反應(yīng)速率逐漸增大，說明反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)速率增大。根據(jù)曲線的斜率可知b～c段反應(yīng)速率快，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率大，所以正確的答案是d。