开学笔记本12：臭氧
臭氧\(\rm O_3\)是氧气的一个同素异形体，有鱼腥气味，淡蓝色（浓度在15%以上）
\(\rm Part\ I.\ O_3的物化性质\)
\(\large \rm I. \text{物理性质}\)
- 熔点：\(\rm -192°C\)
- 沸点：\(\rm -111°C\)
- 密度：\(\rm 2.14 g/L(0℃,0.1MPa)\)
\(\large \rm II. \text{化学性质}\)
臭氧具有极强的氧化性，是自然界最强的氧化剂。实验室定量分析臭氧一般用碘化钾和水：
\[\rm O_3+2KI+H_2O\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }O_2+I_2+2KOH
\]
此时，抓住便于测定的\(\rm I_2\)，以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠滴定测量。
在初中阶段，我们对臭氧的认识大概率来自这个方程式：
\[\rm 3O_2 \xlongequal{\ \ \text{高压电}\ \ \ \ \ \ \ }2O_3
\]
这也是臭氧发生器的原理，条件也可以换成紫外线
但是臭氧不稳定，所以常温下也会有这个反应：
\[\rm 2O_3\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }3O_2
\]
由于分解时放出大量热量，故当其含量在25％以上时，很容易爆炸
接下来，我们一般能归纳出臭氧的五条性质
- 臭氧和活泼金属反应，一般生成过氧化物和氧气（如果金属是钠，一般生成过氧化钠。钠的氧化物不止一种）
\[\rm 2O_3+2Na\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }Na_2O_2+2O_2
\]
- 臭氧和非活泼金属的反应，需要微热或高温。生成对应的氧化物和氧气
\[\rm Cu+O_3\xlongequal{\ \ \ \triangle\ \ \ }CuO+O_2 \\
\rm Hg+O_3\xlongequal{\ \ \ \triangle\ \ \ }HgO+O_2 \\
\rm 2Ag+O_3\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }Ag_2O+O_2 \\
特别的，\rm Ag_2O+O_3\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }Ag_2O_2+O_2
\]
- 臭氧酸的反应（除\(\rm HNO_3\)，没有可以提供电子的元素。同样的，和氢氧化钠也不反应）
\[\rm O_3+2HCl\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }H_2O+Cl_2+O_2
\]
- 臭氧和氢气、硫、磷的反应
\[\rm O_3 + 3H_2 \xlongequal{\ \ \text{点燃}\ \ \ \ \ \ }3H_2O \\
\rm 3S+2O_3 \xlongequal{\ \ \text{点燃}\ \ \ \ \ \ }3SO_2 \\
\rm S+2O_3 \xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }SO_2+2O_2 \\
\rm 6P+5O_3\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }3P_2O_5 \\
\]
- 与卤素（除去氟）反应，条件各不相同
\[\rm 4O_3+Cl_2\xlongequal{\ \ \text{放电}\ \ \ \ \ \ }2ClO_2+4O_2 \\
\rm O3+Br_2+H_2O\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }2HBrO+O_2 \\
\rm O_3+I_2+H_2O\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }2HIO+O_2 \\
特别的，\rm HIO+2O_3\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }HIO_3+2O_2
\]
总结一下，臭氧的氧化还原反应有两个特点
- 还原的元素直接升到最高价态
- 还原产物一般为氧气
