Question

10．運用化學原理知識研究化學對于人類的生產(chǎn)生活、科研意義重大．
（1）工業(yè)上以黃銅礦（主要成分：CuFeS₂，其中S為-2價）為原料，采用火法熔煉工藝生產(chǎn)粗銅．CuFeS₂中Fe的化合價為+2，熔煉過程中所得爐渣的主要成分有FeO、Fe₂O₃、SiO₂，Al₂O₃等，若要利用爐渣制取鐵紅，下列實驗操作不需要的是C（填寫字母代號）．
A．溶解    B．過濾    C．蒸發(fā)結(jié)晶    D．灼燒
（2）Mg（OH）₂是水垢的主要成分之一，用氯化銨溶液浸泡：可以溶解Mg（OH）₂，請結(jié)合平衡移動原理解釋其原因溶液中存在Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺（aq）+2OH^-（aq），加入氯化銨溶液浸泡時，發(fā)生NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，平衡右移，促進Mg（OH）₂的溶解．
（3）研究發(fā)現(xiàn)CuCl₂溶液中銅、氯元素的存在形式為Cu（H₂O）₄²⁺、CuCl₄^2-，電解CuCl₂溶液一段時間，陽極產(chǎn)生2.24L（標準狀況）黃綠色氣體，陰極析出紅色物質(zhì)，試計算該過程中共轉(zhuǎn)移電子0.2mol，若要使電解質(zhì)溶液恢復至原濃度，應向電解后的溶液中加入13.5gCuCl₂．
（4）以硼氫化合物NaBH₄（B元素的化合價為+3價）和H₂O₂作原料的燃料電池，負極材料采用Pt/C，正極材料采用MnO₂．其工作原理如圖丙所示．電池放電時Na⁺由a（填寫“a”或“b”，下同）極區(qū)移向b極區(qū)，該電池的負極反應式為BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）CuFeS₂中Cu、Fe的化合價為+2價，S為-2價；利用爐渣制取鐵紅，可加入氫氧化鈉溶液除去SiO₂，Al₂O₃，然后灼燒可得鐵紅；
（2）溶液中存在氫氧化鎂的溶解平衡，電離出的氫氧根離子可與銨根離子結(jié)合生成一水合氨，平衡右移；
（3）電解CuCl₂溶液一段時間，陽極產(chǎn)生2.24L（標準狀況）黃綠色氣體，發(fā)生2Cl^--2e^-=Cl₂↑，且n（Cl₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，陰極析出紅色物質(zhì)，生成銅，電極方程式為Cu²⁺+2e^-=Cu；
（4）NaBH₄（B元素的化合價為+3價）和H₂O₂作原料的燃料電池，正極上H₂O₂發(fā)生還原反應，負極電極方程式為BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O，陽離子向正極移動．

解答 解：（1）CuFeS₂中Cu、Fe的化合價為+2價，S為-2價，
利用爐渣制取鐵紅，可加入氫氧化鈉溶液除去SiO₂，Al₂O₃，然后灼燒可得鐵紅，需要的操作為溶解、過濾、灼燒，不需要蒸發(fā)結(jié)晶，
故答案為：+2；C；
（2）溶液中存在氫氧化鎂的溶解平衡Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺（aq）+2OH^-（aq），電離出的氫氧根離子可與氯化銨電離出的銨根離子結(jié)合生成一水合氨，平衡右移，促進Mg（OH）₂的溶解，
故答案為：溶液中存在Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺（aq）+2OH^-（aq），加入氯化銨溶液浸泡時，發(fā)生NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，平衡右移，促進Mg（OH）₂的溶解；
（3）電解CuCl₂溶液一段時間，陽極產(chǎn)生2.24L（標準狀況）黃綠色氣體，發(fā)生2Cl^--2e^-=Cl₂↑，且n（Cl₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，轉(zhuǎn)移0.2mol電子，
陰極析出紅色物質(zhì)，生成銅，電極方程式為Cu²⁺+2e^-=Cu，則陰極析出0.1molCu，質(zhì)量為m（CuCl₂）=0.1mol×135.5g/mol=13.5g，則若要使電解質(zhì)溶液恢復至原濃度，應向電解后的溶液中加入13.5gCuCl₂，
故答案為：0.2；13.5gCuCl₂；
（4）NaBH₄（B元素的化合價為+3價）和H₂O₂作原料的燃料電池，陽離子向正極移動，正極上H₂O₂發(fā)生還原反應，得到電子生成OH^-，其電極反應為：H₂O₂+2e^-=2OH^-，負極電極方程式為BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O，故答案為：a；b；BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O．

點評 本題考查較為綜合，為高考常見題型，側(cè)重于學生分析能力和計算能力的考查，題目涉及電極判斷與電極反應式書寫等問題，做題時注意從氧化還原的角度判斷原電池的正負極以及電極方程式的書寫，本題中難點和易錯點為電極方程式的書寫，注意化合價的變化．