(14分) 電池的發(fā)明和應用是化學家們對人類社會的重要貢獻之一。
Ⅰ．每一次化學電池技術(shù)的突破，都帶來了電子設備革命性的發(fā)展。最近，我國在甲醇燃料電池的相關(guān)技術(shù)上獲得了新突破，原理如下圖1所示。
(1)請寫出從C口通入O2發(fā)生的電極反應式      。
(2)以石墨做電極電解飽和食鹽水，如下圖2所示。電解開始后在      的周圍（填“陰極”或“陽極”）先出現(xiàn)紅色。假設電池的理論效率為80%（電池的理論效率是指電池產(chǎn)生的最大電能與電池反應所釋放的全部能量之比），若消耗6.4g甲醇氣體，外電路通過的電子個數(shù)為       (保留兩位有效數(shù)字，NA取6.02×1023)。

Ⅱ.隨著電池使用范圍的日益擴大，廢舊電池潛在的污染已引起社會各界的廣泛關(guān)注。
(1)電池生產(chǎn)企業(yè)排放的工業(yè)廢水中常含有Cu2+等重金屬離子，直接排放會造成污染，目前在工業(yè)廢水處理過程中，依據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化的原理，常用FeS等難溶物質(zhì)作為沉淀劑除去這些離子。已知室溫下Ksp(FeS)＝6.3×10－18mol2·L－2，Ksp(CuS)＝1.3×10－36mol2·L－2。請用離子方程式說明上述除雜的原理      。
（2）工業(yè)上為了處理含有Cr2O72－的酸性工業(yè)廢水，用綠礬（FeSO4·7H2O）把廢水中的六價鉻離子還原成三價鉻離子，再加入過量的石灰水，使鉻離子轉(zhuǎn)變?yōu)镃r(OH)3沉淀。
①氧化還原過程的離子方程式為      。
②常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp＝1×10－32 mol4·L－4，溶液的pH至少為      ，才能使Cr3+沉淀完全。
③現(xiàn)用上述方法處理100m3含鉻（＋6價）78mg?L－1的廢水，需用綠礬的質(zhì)量為      kg。（寫出主要計算過程）

（14分）Ⅰ．（1）O2＋4e－＋4H＋＝2H2O （2分） （2）陰極（1分）；5.8×1023（2分）
Ⅱ．（1）FeS(s)＋Cu2+(aq)＝CuS(s) ＋Fe2+(aq) （2分）
（2）①Cr2O72－＋6 Fe2+＋14H＋＝2Cr3＋＋6 Fe3+＋7 H2O （2分） ②5（2分） ③125.1Kg （2分）

解析試題分析：Ⅰ．（1）氧氣在反應中得到電子，所以在正極通入。又因為存在質(zhì)子交換膜，所以通入氧氣的電極反應式是O2＋4e－＋4H＋＝2H2O。
（2）惰性電極電解飽和食鹽水，則陽極是氯離子失去電子，陰極是氫離子得到電子生成氫氣。由于氫離子放電，破壞了陰極周圍水的電離平衡，所以陰極周圍溶液顯堿性，則陰極周圍出現(xiàn)紅色。6.4g甲醇的物質(zhì)的量是6.4g÷32g/mol＝0.2mol，甲醇的氧化產(chǎn)物是CO2，反應中失去0.2mol×（4+2）＝1.2mol。又因為電池的理論效率為80%，則外電路通過的電子個數(shù)為1.2mol×80%×6.02×1023/mol＝5.8×1023。
Ⅱ．（1）根據(jù)溶度積常數(shù)可知，F(xiàn)eS的溶度積常數(shù)大于CuS的溶度積常數(shù)，所以FeS能轉(zhuǎn)化為更難溶的CuS沉淀，反應的離子方程式為FeS(s)＋Cu2+(aq)＝CuS(s) ＋Fe2+(aq)。
（2）①反應中亞鐵離子的氧化產(chǎn)物是鐵離子，Cr2O72－的還原產(chǎn)物是Cr3＋，所以根據(jù)電子得失守恒可知，該反應的離子方程式為Cr2O72－＋6 Fe2+＋14H＋＝2Cr3＋＋6 Fe3+＋7H2O。
②由于溶液中Cr3+濃度小于10－5mol/L時，可以視為完全沉淀，所以根據(jù)Cr(OH)3的溶度積Ksp＝1×10－32 mol4·L－4可知，要使Cr3+沉淀完全，則溶液中c(OH－)＝＝10－9mol/L，所以pH＝5。
③根據(jù)反應的方程式可知
2Cr3＋                   ～           6FeSO4·7H2O
2mol                            6mol
78mg?L－1×100m3/52g? mol—1      n(FeSO4·7H2O)
解得n(FeSO4·7H2O)＝450 mol
所以m(FeSO4·7H2O)＝450 mol×278g? mol—1＝125.1Kg
考點：考查電極反應式的書寫、電極產(chǎn)物的判斷和計算；溶解平衡以及溶度積常數(shù)和氧化還原反應的有關(guān)計算等

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：填空題

某研究小組進行Mg(OH)2沉淀溶解和生成的實驗探究。
向2支盛有1 mL 1 mol·L-1的MgCl2溶液中各加入10滴2 mol·L-1 NaOH，制得等量Mg(OH)2沉淀；然后分別向其中加入不同試劑，記錄實驗現(xiàn)象如下表：

實驗序號
加入試劑
實驗現(xiàn)象
Ⅰ
4 mL 2 mol·L-1 HCl 溶液
沉淀溶解
Ⅱ
4 mL 2 mol·L-1 NH4Cl 溶液
沉淀溶解
 
（1）從沉淀溶解平衡的角度解釋實驗Ⅰ的反應過程             。
（2）測得實驗Ⅱ中所用NH4Cl溶液顯酸性（pH約為4.5），用離子方程式解釋其顯酸性的原因           。
（3）甲同學認為應補充一個實驗：向同樣的Mg(OH)2沉淀中加4 mL蒸餾水，觀察到沉淀不溶解。該實驗的目的是         。
（4）同學們猜測實驗Ⅱ中沉淀溶解的原因有兩種：一是NH4Cl溶液顯酸性，溶液中的H+可以結(jié)合OH- ，進而使沉淀溶解；二是            。
（5）乙同學繼續(xù)進行實驗：向4 mL 2 mol·L-1 NH4Cl溶液中滴加2滴濃氨水，得到pH約為8的混合溶液，向同樣的Mg(OH)2沉淀中加入該混合溶液，觀察現(xiàn)象。
①實驗結(jié)果證明（4）中的第二種猜測是成立的，乙同學獲得的實驗現(xiàn)象是           。
③乙同學這樣配制混合溶液的理由是           。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

已知某溶液中只存在OH－、H+、Na+、CH3COO－四種離子，某同學推測該溶液中各離子濃度大小順序可能有如下四種關(guān)系：

A．c (CH3COO－)＞c (Na+)＞c (H+)＞c (OH－) B．c (CH3COO－)＞c (Na +)＞c (OH－)＞c (H+)
C．c (CH3COO－)＞c (H+)＞c (Na+)＞c (OH－) D．c (Na+)＞c(CH3COO－)＞c (OH－)＞c (H+)
（1）這四組關(guān)系中有一組是不可能的，這組關(guān)系是            （選填序號）。
（2）若該溶液只有一種溶質(zhì)，上述離子濃度大小順序關(guān)系中正確的是（選填序號）        。
（3）若上述關(guān)系中C是正確的，則溶液中溶質(zhì)的化學式是                         。
（4）若該溶液由體積相等的醋酸和NaOH溶液混合而成，且恰好呈中性，則：
混合前c（CH3COOH）         c（NaOH）（填“>”、“<”、或“=”，下同）；
混合后溶液中c（Na+）           c（CH3COO－）。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

實驗室模擬回收某廢舊含鎳催化劑（主要成分為NiO，另含F(xiàn)e2O3、CaO、CuO、BaO等）生產(chǎn)Ni2O3。其工藝流程為：

  
圖Ⅰ                                        圖Ⅱ
（1）根據(jù)圖Ⅰ所示的X射線衍射圖譜，可知浸出渣含有三種主要成分，其中“物質(zhì)X”為        。圖Ⅱ表示鎳的浸出率與溫度的關(guān)系，當浸出溫度高于70℃時，鎳的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)2含量增大，其原因是                              。
（2）工藝流程中“副產(chǎn)品”的化學式為             。
（3）已知有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氫氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ni(OH)2
開始沉淀的pH
1.5
6.5
7.7
沉淀完全的pH
3.7
9.7
9.2
 
操作B是為了除去濾液中的鐵元素，某同學設計了如下實驗方案：向操作A所得的濾液中加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液pH為3.7～7.7，靜置，過濾。請對該實驗方案進行評價：                （若原方案正確，請說明理由；若原方案錯誤，請加以改正）。
（4）操作C是為了除去溶液中的Ca2+，若控制溶液中F－濃度為3×10－3 mol·L－1，則Ca2+的濃度為             ______mol·L－1。（常溫時CaF2的溶度積常數(shù)為2.7×10－11）
（5）電解產(chǎn)生2NiOOH·H2O的原理分兩步：①堿性條件下Cl－在陽極被氧化為ClO－；②Ni2+被ClO－氧化產(chǎn)生2NiOOH·H2O沉淀。第②步反應的離子方程式為                   。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

為了證明醋酸是弱電解質(zhì)，甲、乙、丙、三人分別選用下列試劑進行實驗：
0．1 mol·L－1醋酸溶液、pH＝3的鹽酸、pH＝3的醋酸、、蒸餾水、鋅粒、pH試紙等。
(1)甲取出10 mL0．1 mol·L－1醋酸溶液，用pH試紙測出其pH＝a，確定醋酸是弱電解質(zhì)，則a應該滿足的關(guān)系是_________，理由是__________________________________。
(2)乙將pH＝3醋酸和鹽酸，各取1 mL，用蒸餾水稀釋到100 mL，然后用pH試紙
分別測定兩溶液的pH，則可認定醋酸是弱電解質(zhì)，判斷的依據(jù)是______________________________。
(3)丙分別取pH＝3的鹽酸和醋酸10 mL，然后分別加入質(zhì)量相同的鋅粒，醋酸放出H2的平均速率    （填“快”或“慢”），則認定醋酸是弱電解質(zhì)，。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

醋酸和鹽酸是中學化學中常見的酸，在一定條件下，CH3COOH溶液中存在電離平衡：CH3COOHCH3COO-+H+  ΔH＞0。
（1）常溫下，在 pH =5的稀醋酸溶液中，c(CH3COO-)＝____________(列式，不必化簡)；下列方法中，可以使0．10 mol·L-1 CH3COOH的電離程度增大的是______?
a．加入少量0．10 mol·L-1的稀鹽酸      b．加熱CH3COOH溶液
c．加水稀釋至0．010 mol·L-1           d．加入少量冰醋酸
e．加入少量氯化鈉固體                 f．加入少量0．10 mol·L-1的NaOH溶液
（2）將等質(zhì)量的鋅投入等體積且pH均等于3的醋酸和鹽酸溶液中，經(jīng)過充分反應后，發(fā)現(xiàn)只在一種溶液中有鋅粉剩余，則生成氫氣的體積：V(鹽酸)_________V(醋酸)，反應的最初速率為：v(鹽酸)_________v(醋酸)。(填寫“＞”、“＜”或“＝”)
（3）某同學用0．1000mol/LNaOH溶液分別滴定20．00mL 0．1000mol/LHCl和20．00mL0．1000mol/L CH3COOH，得到如圖所示兩條滴定曲線，請完成有關(guān)問題：

①NaOH溶液滴定CH3COOH溶液的曲線是               （填“圖1”或“圖2”）；
②a＝                mL。
（4）常溫下，將0．1 mol/L鹽酸和0．1 mol/L醋酸鈉溶液混合，所得溶液為中性，則混合溶液中各離子的濃度按由大到小排序為_______________________________。
（5）已知：90℃時，水的離子積常數(shù)為Kw = 3．80×10-13，在此溫度下，將pH=3的鹽酸和
pH = 11的氫氧化鈉溶液等體積混合，則混合溶液中的c(H+)=____________(保留三位有效數(shù)字)mol/L。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

科研、生產(chǎn)中常涉及鈉、硫及其化合物。
（1）工業(yè)上用Na2CO3溶液處理水垢中的CaSO4，反應的離子方程式為___________________；實驗室中，Na2S溶液長期放置有硫析出，原因為___________________（用離子方程式表示）。
（2）下圖是大型蓄電系統(tǒng)的示意圖。左右兩側(cè)為電解質(zhì)儲罐，中央為電池，反應原理為：，電解質(zhì)通過泵在儲罐和電池間循環(huán)；離子選擇性膜只允許鈉離子通過。

當蓄電池放電時，電池中Na+的移動方向是_________（填“a→b”或“b→a”），電極a的電極反應式為_______________；當蓄電池處于充電狀態(tài)時，電極b的電極反應式為___________。用該電池做電源，采用惰性電極電解200 mL 1 mol·L－1的AgNO3溶液，當陰極質(zhì)量增加2.16 g時，電解后溶液的pH為_________（不考慮溶液體積變化）。
（3）工業(yè)上，用Na2SO3溶液作為吸收液可吸收煙氣中的SO2，吸收SO2過程中，溶液pH與關(guān)系如下表：


91∶9
1∶1
9∶91
pH（25℃）
8.2
7.2
6.2
 
①由上表判斷，NaHSO3溶液顯________性，用平衡原理解釋：__________________。
②當溶液呈中性時，溶液中離子濃度的大小關(guān)系為_____________________________。

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科目：高中化學 來源： 題型：問答題

（20分） Ⅰ.（1）一定條件下Fe(OH)3與KClO在KOH溶液中反應可制得K2FeO4，該反應的化學方程式為                                    ；
生成0.1molK2FeO4轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量       mol。
（2）高鐵電池是一種新型二次電池，電解液為堿溶液，其反應式為：
3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
放電時電池的負極反應式為           。充電時電解液的pH       （填“增大”“不變”或“減小”）。
Ⅱ.NH4Al(SO4)2是食品加工中最為快捷的食品添加劑，用于焙烤食品中；NH4HSO4在分析試劑、醫(yī)藥、電子工業(yè)中用途廣泛。請回答下列問題：

（1）相同條件下，0.1 mol·L－1NH4Al(SO4)2中c(NH)     （填“等于”、“大于”或“小于”）0.1 mol·L－1NH4HSO4中c(NH)。
（2）如圖1是0.1 mol·L－1電解質(zhì)溶液的pH隨溫度變化的圖像。
①其中符合0.1 mol·L－1NH4Al(SO4)2的pH隨溫度變化的曲線是        （填寫字母）；
②20℃時，0.1 mol·L－1NH4Al(SO4)2中2c(SO)－c(NH)－3c(Al3＋)＝           mol·L－1。
（3）室溫時，向100 mL 0.1 mol·L－1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L－1NaOH溶液，得到的溶液pH與NaOH溶液體積的關(guān)系曲線如圖2所示。試分析圖中a、b、c、d四個點，水的電離程度最大的是      ；在b點，溶液中各離子濃度由大到小的排列順序是                  。
（4）已知Al(OH)3為難溶物（常溫下，Ksp[Al(OH)3]＝2.0×10－33）。當溶液pH=5時，某溶液中的
Al3+    （填“能”或“不能”）完全沉淀（溶液中的離子濃度小于1×10－5 mol·L－1時，沉淀完全）。

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科目：高中化學 來源： 題型：實驗題

（16分）NH3在生活生產(chǎn)中用途廣泛。
（1）下列關(guān)于NH3或氨水的實驗能達到目的的是      （填編號）

編號
A
B
C
D
 
實驗
裝置




實驗
目的
實驗室模擬侯氏制堿法制備NH4HCO3
驗證NH3易溶于水
制備銀氨溶液
干燥NH3
（2）利用下圖裝置（氣密性良好）在實驗室模擬工業(yè)合成氨。

①N2和H2通過A裝置，A裝置的作用除了將氣體混合外，還有        、         作用。
②實驗結(jié)束，C中溶液有刺激性氣味，C溶液中存在的含氮元素的微粒有                  。
③某小組消耗大量的N2和H2，但得到的氨水濃度遠低于其他組，可能的原因有       。（至少寫出一項。注：實驗試劑均未變質(zhì)。）
（3）為驗證氨水具有弱堿性，設計了下列實驗，其中能達到實驗目的是   。（填編號）
A．在氨水中滴入酚酞，溶液變紅色    
B．測定相同濃度的NaOH和氨水溶液的pH
C．將氨水和過量AlCl3溶液混合，產(chǎn)生白色沉淀 
D．用pH試紙測定1mol/L NH4Cl溶液的酸堿性
（4）在實驗室初步測定NH3?H2O的電離平衡常數(shù)。
①NH3?H2O電離平衡常數(shù)的表達式為：K=                          。
②限選試劑和儀器：濃度為0.1mol/L 的氨水、0.1000mol/L 鹽酸、1.000mol/L 鹽酸、酚酞試劑、甲基橙試劑、蒸餾水、酸式滴定管、堿式滴定管、錐形瓶、膠頭滴管、pH計、燒杯等（省略夾持儀器）
實驗步驟
實驗目的
步驟1：
①用堿式滴定管取20.00ml 0.1mol/L 的氨水于錐形瓶中，加入幾滴                     。
②                                      。
③                              ，停止滴定，記錄數(shù)據(jù)。重復測定2-3次。
 
測定氨水的準確濃度。
步驟2：                              
                                   ；
                                                    ；
步驟3：通過計算得出氨水的電離常數(shù)。

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