Question

过氧化氢和臭氧都是常见的绿色氧化剂，在工业生产中有着重要的用途．（1）据报道以硼氢化合物NaBH4（B的

过氧化氢和臭氧都是常见的绿色氧化剂，在工业生产中有着重要的用途．（1）据报道以硼氢化合物NaBH4（B的化合价为+3价）和H2O2作原料的燃料电池，可用作通信卫星电源．负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，其工作原理如图1所示．该电池放电时正极的电极反应式为：______；以MnO2做正极材料，可能是因为______．（2）火箭发射常以液态肼（N2H4）为燃料，液态过氧化氢为助燃剂．已知：N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H=-534kJ?mol-1H2O2（l）=H2O（l）+1/2O2（g）△H=-98.64kJ?mol-1H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ?mol-1反应N2H4（g）+2H2O2（l）=N2（g）+4H2O（g） 的△H=______．（3）O3可由臭氧发生器（原理如图2所示）电解稀硫酸制得．①图中阴极为______（填“A”或“B”）．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11.2L和有4.48L气体（标准状况下），则E处收集的气体中O3所占的体积分数为______（忽略O3的分解）．（4）新型O3氧化技术对燃煤烟气中的NOx和SO2脱除效果显著，锅炉烟气中的NOx 95%以上是以NO形式存在的，可发生反应NO（g）+O3 （g）催化剂.△NO2（g）+O2（g）．在一定条件下，将NO和O3通入绝热恒容密闭容器中发生上述反应，正反应速率随时间变化的示意图（如图3）所示．由图可得出的正确说法是______a．反应在c点达到平衡状态b．反应物浓度：b点小于c点c．反应物的总能量低于生成物的总能量d．△t1=△t2时，NO的转化率：a～b段小于b～c段．

Answer 1

（1）原电池负极发生氧化反应，正极反应还原反应，由原电池工作原理图1可知，电极a为负极，电极b为正极，H₂O₂在正极放电生成OH^-，电极反应式为H₂O₂+2e^-=2OH^-； MnO₂对电极反应具有催化作用．
故答案为：H₂O₂+2e^-=2OH^-；MnO₂对电极反应具有催化作用．
（2）已知：①N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ?mol^-1
②H₂O₂（l）=H₂O（l）+1/2O₂（g）△H=-98.64kJ?mol^-1
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1
由盖斯定律，①+②×2+③×3得N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-534kJ?mol^-1+2×（-98.64kJ?mol^-1）+2×44kJ?mol^-1=-643.28kJ?mol^-1
故答案为：-643.28kJ?mol^-1．
（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．
故答案为：A．
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，物质的量为

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，E处为氧气、臭氧，物质的量共为

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，令臭氧的物质的量为xmol，根据电子转移守恒有0.5mol×2=xmol×3×2+（0.2mol-xmol）×2×2，解得x=0.1，所以E处收集的气体中O₃所占的体积分数为

0.1mol

0.2mol

×100%=50%．
故答案为：50%．
（4）该反应反应前后气体的物质的量不变，容器体积不变，故体系压强恒定．绝热恒容密闭容器，体系温度随反应进行变化，随反应进行反应物的浓度降低，由图可知，c点以前正反应速率增大，说明正反应为放热反应，c点以后反应正反应速率降低，应是浓度影响比温度影响更大．图为正反应速率随时间变化，说明反应未到达平衡．
a．反应在c点前，温度对速率影响大，c点以后浓度减小对速率影响大，C点未达到平衡状态，故a错误；
b．反应为达平衡，b点在c点之前，浓度反应物浓度：b点大于c点，故b错误；
c．该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，故c错误；
d．a～b段反应速率小于b～c段反应速率，△t₁=△t₂时，b～c段反应的NO更多，故NO的转化率：a～b段小于b～c段，故d正确．
故选：d．