Question

5．水是寶貴的自然資源，水的凈化與污水處理是化學(xué)工作者需要研究的重要課題．
（1）在凈水過(guò)程中用到混凝劑，其中不可以作為混凝劑使用的是B．
A．硫酸鋁      B．氧化鋁   C．堿式氯化鋁   D．氯化鐵
（2）海水淡化是人類(lèi)獲得飲用水的一個(gè)重要方法，下列有關(guān)海水淡化處理的方法正確的是CD．
A．蒸餾法能耗最小，設(shè)備最簡(jiǎn)單；冷凍法要消耗大量能源
B．利用電滲析法淡化海水時(shí)，在陰極附近放陰離子交換膜，在陽(yáng)極附近放陽(yáng)離子交換膜
C．利用電滲析法淡化海水時(shí)，得到淡水的部分在中間區(qū)
D．利用反滲透技術(shù)可以大量、快速地生產(chǎn)淡水
（3）除了水資源，能源、信息、材料一起構(gòu)成了現(xiàn)代文明的三大支柱．甲醇是一種重要的化工原料，以甲醇、氧氣為基本反應(yīng)物的新型燃料電池已經(jīng)問(wèn)世，其結(jié)構(gòu)如圖所示（甲醇解離產(chǎn)生的H⁺可以通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入另一極）．請(qǐng)寫(xiě)出通入甲醇的電極上的電極反應(yīng)式：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．某同學(xué)以甲醇燃料電池為電源，以石墨為電極電解500mL 0.2mol•L^-1CuSO₄溶液，則與電源正極相連的電解池電極上的電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；電解一段時(shí)間后，在電解池兩極上共產(chǎn)生7.84L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），此時(shí)甲醇燃料電池中共消耗甲醇3.2g．

Answer 1

分析 （1）水解生成膠體的可作為混凝劑；
（2）A．蒸餾法淡化海水的原理簡(jiǎn)單，但消耗大量能源，產(chǎn)生碳酸鈣、氫氧化鎂等鍋垢，很難大量生產(chǎn)淡水；
B．利用電滲析法淡化海水時(shí)陰極是陽(yáng)離子通過(guò)，陽(yáng)極是陰離子通過(guò)；
C．利用電滲析法淡化海水時(shí)，氯離子移向陽(yáng)極，鈉離子移向陰極，中間為淡水；
D．反滲透技術(shù)是滲透的一種反向遷移運(yùn)動(dòng)，是一種在壓力驅(qū)動(dòng)下，借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開(kāi)的分離方法，它已廣泛應(yīng)用于各種液體的提純與濃縮，其中最普遍的應(yīng)用實(shí)例便是在水處理工藝中；
（3）通入甲醇的電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇失電子生成二氧化碳，結(jié)合電荷守恒和電子守恒寫(xiě)出電極反應(yīng)，與電源正極相連的電解池電極為陽(yáng)極，溶液中氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，電解一段時(shí)間后，在電解池兩極上共產(chǎn)生7.84L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），說(shuō)明陰極上銅離子放電完成后，溶液中氫離子放電生成氫氣，結(jié)合電極反應(yīng)和電子守恒計(jì)算．

解答 解：（1）工藝中的混凝劑常用明礬，則水解生成膠體的可作為混凝劑，ACD中物質(zhì)均可水解生成膠體，只有B中氧化鋁不溶于水，不能作混凝劑，故答案為：B；
（2）A．蒸餾法淡化海水的原理簡(jiǎn)單，但消耗大量能源，產(chǎn)生碳酸鈣、氫氧化鎂等鍋垢，很難大量生產(chǎn)淡水，故A錯(cuò)誤；
B．利用電滲析法淡化海水時(shí)陰極是陽(yáng)離子通過(guò)，陽(yáng)極是陰離子通過(guò)，在陰極附近放陽(yáng)離子交換膜，在陽(yáng)極附近放陰離子交換膜，故B錯(cuò)誤；
C．利用電滲析法淡化海水時(shí)，氯離子移向陽(yáng)極，鈉離子移向陰極，得到淡水的部分在中間區(qū)，故C正確；
D．反滲透技術(shù)是滲透的一種反向遷移運(yùn)動(dòng)，是一種在壓力驅(qū)動(dòng)下，借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開(kāi)的分離方法，利用反滲透技術(shù)可以大量、快速地生產(chǎn)淡水，故D正確；
故答案為：CD；
（3）圖中可知原電池反應(yīng)電解質(zhì)溶液為酸性溶液，通入甲醇的電極上的電極反應(yīng)式為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺，以石墨為電極電解500mL 0.2mol•L^-1CuSO₄溶液，則與電源正極相連的電解池電極上的電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，在電解池兩極上共產(chǎn)生7.84L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），陽(yáng)極是氧氣，陰極是氫氣，混合氣體物質(zhì)的量=$\frac{7.84L}{22.4L/mol}$=0.35mol，500mL 0.2mol•L^-1CuSO₄溶液中n（Cu²⁺）=0.5L×0.2mol/L=0.1mol，設(shè)生成氫氣物質(zhì)的量為x，則生成氧氣物質(zhì)的量=0.35mol-x
陽(yáng)極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑
                    4              1
             4（0.35-x）         0.35-x
陰極：Cu²⁺+2e^-=Cu²⁺，
         0.1mol  0.2mol
2H⁺+2e^-=H₂↑
        2       1
  2xmol      xmol
電子守恒0.2mol+2xmol=4（0.35-x）
x=0.2mol
氧氣物質(zhì)的量=0.35mol-0.2mol=0.15mol，
結(jié)合電子守恒得到消耗甲醇CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
2CH₃OH～3O₂～12e-
 2                3
n                0.15mol    
n=0.1mol，
共消耗甲醇質(zhì)量=0.1mol×32g/mol=3.2g，
故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；  4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；3.2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了海水資源的利用、海水淡化方法分析、電解池和原電池原理應(yīng)用、電子守恒的計(jì)算是解題關(guān)鍵，注意電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．