题目内容
(14分) 电池的发明和应用是化学家们对人类社会的重要贡献之一。
Ⅰ．每一次化学电池技术的突破，都带来了电子设备革命性的发展。最近，我国在甲醇燃料电池的相关技术上获得了新突破，原理如下图1所示。
(1)请写出从C口通入O2发生的电极反应式 。
(2)以石墨做电极电解饱和食盐水，如下图2所示。电解开始后在 的周围（填“阴极”或“阳极”）先出现红色。假设电池的理论效率为80%（电池的理论效率是指电池产生的最大电能与电池反应所释放的全部能量之比），若消耗6.4g甲醇气体，外电路通过的电子个数为 (保留两位有效数字，NA取6.02×1023)。
Ⅱ.随着电池使用范围的日益扩大，废旧电池潜在的污染已引起社会各界的广泛关注。
(1)电池生产企业排放的工业废水中常含有Cu2+等重金属离子，直接排放会造成污染，目前在工业废水处理过程中，依据沉淀转化的原理，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子。已知室温下Ksp(FeS)＝6.3×10－18mol2·L－2，Ksp(CuS)＝1.3×10－36mol2·L－2。请用离子方程式说明上述除杂的原理 。
（2）工业上为了处理含有Cr2O72－的酸性工业废水，用绿矾（FeSO4·7H2O）把废水中的六价铬离子还原成三价铬离子，再加入过量的石灰水，使铬离子转变为Cr(OH)3沉淀。
①氧化还原过程的离子方程式为 。
②常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp＝1×10－32 mol4·L－4，溶液的pH至少为 ，才能使Cr3+沉淀完全。
③现用上述方法处理100m3含铬（＋6价）78mg?L－1的废水，需用绿矾的质量为 kg。（写出主要计算过程）
（14分）Ⅰ．（1）O2＋4e－＋4H＋＝2H2O （2分） （2）阴极（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）
解析试题分析：Ⅰ．（1）氧气在反应中得到电子，所以在正极通入。又因为存在质子交换膜，所以通入氧气的电极反应式是O2＋4e－＋4H＋＝2H2O。
（2）惰性电极电解饱和食盐水，则阳极是氯离子失去电子，阴极是氢离子得到电子生成氢气。由于氢离子放电，破坏了阴极周围水的电离平衡，所以阴极周围溶液显碱性，则阴极周围出现红色。6.4g甲醇的物质的量是6.4g÷32g/mol＝0.2mol，甲醇的氧化产物是CO2，反应中失去0.2mol×（4+2）＝1.2mol。又因为电池的理论效率为80%，则外电路通过的电子个数为1.2mol×80%×6.02×1023/mol＝5.8×1023。
Ⅱ．（1）根据溶度积常数可知，FeS的溶度积常数大于CuS的溶度积常数，所以FeS能转化为更难溶的CuS沉淀，反应的离子方程式为FeS(s)＋Cu2+(aq)＝CuS(s) ＋Fe2+(aq)。
（2）①反应中亚铁离子的氧化产物是铁离子，Cr2O72－的还原产物是Cr3＋，所以根据电子得失守恒可知，该反应的离子方程式为Cr2O72－＋6 Fe2+＋14H＋＝2Cr3＋＋6 Fe3+＋7H2O。
②由于溶液中Cr3+浓度小于10－5mol/L时，可以视为完全沉淀，所以根据Cr(OH)3的溶度积Ksp＝1×10－32 mol4·L－4可知，要使Cr3+沉淀完全，则溶液中c(OH－)＝
＝10－9mol/L，所以pH＝5。
③根据反应的方程式可知
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
考点：考查电极反应式的书写、电极产物的判断和计算；溶解平衡以及溶度积常数和氧化还原反应的有关计算等
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暑假作业北京艺术与科学电子出版社系列答案某研究小组进行Mg(OH)2沉淀溶解和生成的实验探究。
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；然后分别向其中加入不同试剂，记录实验现象如下表：
| 实验序号 | 加入试剂 | 实验现象 |
| 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）从沉淀溶解平衡的角度解释实验Ⅰ的反应过程 。
（2）测得实验Ⅱ中所用NH4Cl溶液显酸性（pH约为4.5），用离子方程式解释其显酸性的原因 。
（3）甲同学认为应补充一个实验：向同样的Mg(OH)2沉淀中加4 mL蒸馏水，观察到沉淀不溶解。该实验的目的是 。
（4）同学们猜测实验Ⅱ中沉淀溶解的原因有两种：一是NH4Cl溶液显酸性，溶液中的H+可以结合OH- ，进而使沉淀溶解；二是 。
（5）乙同学继续进行实验：向4 mL 2 mol·L-1 NH4Cl溶液中滴加2滴浓氨水，得到pH约为8的混合溶液，向同样的Mg(OH)2沉淀中加入该混合溶液，观察现象。
①实验结果证明（4）中的第二种猜测是成立的，乙同学获得的实验现象是 。
③乙同学这样配制混合溶液的理由是 。
已知某溶液中只存在OH－、H+、Na+、CH3COO－四种离子，某同学推测该溶液中各离子浓度大小顺序可能有如下四种关系：
| 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+) |
（2）若该溶液只有一种溶质，上述离子浓度大小顺序关系中正确的是（选填序号） 。
（3）若上述关系中C是正确的，则溶液中溶质的化学式是 。
（4）若该溶液由体积相等的醋酸和NaOH溶液混合而成，且恰好呈中性，则：
混合前c（CH3COOH） c（NaOH）（填“>”、“<”、或“=”，下同）；
混合后溶液中c（Na+） c（CH3COO－）。
实验室模拟回收某废旧含镍催化剂（主要成分为NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等）生产Ni2O3。其工艺流程为：
图Ⅰ 图Ⅱ
（1）根据图Ⅰ所示的X射线衍射图谱，可知浸出渣含有三种主要成分，其中“物质X”为 。图Ⅱ表示镍的浸出率与温度的关系，当浸出温度高于70℃时，镍的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)2含量增大，其原因是 。
（2）工艺流程中“副产品”的化学式为 。
（3）已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：
| 氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Ni(OH)2 |
| 开始沉淀的pH | 1.5 | 6.5 | 7.7 |
| 沉淀完全的pH | 3.7 | 9.7 | 9.2 |
操作B是为了除去滤液中的铁元素，某同学设计了如下实验方案：向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液，调节溶液pH为3.7～7.7，静置，过滤。请对该实验方案进行评价： （若原方案正确，请说明理由；若原方案错误，请加以改正）。
（4）操作C是为了除去溶液中的Ca2+，若控制溶液中F－浓度为3×10－3 mol·L－1，则Ca2+的浓度为 ______mol·L－1。（常温时CaF2的溶度积常数为2.7×10－11）
（5）电解产生2NiOOH·H2O的原理分两步：①碱性条件下Cl－在阳极被氧化为ClO－；②Ni2+被ClO－氧化产生2NiOOH·H2O沉淀。第②步反应的离子方程式为 。
CH3COO-+H+ ΔH＞0。
科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。
（1）工业上用Na2CO3溶液处理水垢中的CaSO4，反应的离子方程式为___________________；实验室中，Na2S溶液长期放置有硫析出，原因为___________________（用离子方程式表示）。
（2）下图是大型蓄电系统的示意图。左右两侧为电解质储罐，中央为电池，反应原理为：
，电解质通过泵在储罐和电池间循环；离子选择性膜只允许钠离子通过。
当蓄电池放电时，电池中Na+的移动方向是_________（填“a→b”或“b→a”），电极a的电极反应式为_______________；当蓄电池处于充电状态时，电极b的电极反应式为___________。用该电池做电源，采用惰性电极电解200 mL 1 mol·L－1的AgNO3溶液，当阴极质量增加2.16 g时，电解后溶液的pH为_________（不考虑溶液体积变化）。
（3）工业上，用Na2SO3溶液作为吸收液可吸收烟气中的SO2，吸收SO2过程中，溶液pH与
关系如下表：
| 91∶9 | 1∶1 | 9∶91 |
| pH（25℃） | 8.2 | 7.2 | 6.2 |
①由上表判断，NaHSO3溶液显________性，用平衡原理解释：__________________。
②当溶液呈中性时，溶液中离子浓度的大小关系为_____________________________。
3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
) （填“等于”、“大于”或“小于”）0.1 mol·L－1NH4HSO4中c(NH
)－c(NH（16分）NH3在生活生产中用途广泛。
（1）下列关于NH3或氨水的实验能达到目的的是 （填编号）
| 编号 | A | B | C | D |
| 实验 装置 |  |  |  |  |
| 实验 目的 | 实验室模拟侯氏制碱法制备NH4HCO3 | 验证NH3易溶于水 | 制备银氨溶液 | 干燥NH3 |
①N2和H2通过A装置，A装置的作用除了将气体混合外，还有 、 作用。
②实验结束，C中溶液有刺激性气味，C溶液中存在的含氮元素的微粒有 。
③某小组消耗大量的N2和H2，但得到的氨水浓度远低于其他组，可能的原因有 。（至少写出一项。注：实验试剂均未变质。）
（3）为验证氨水具有弱碱性，设计了下列实验，其中能达到实验目的是 。（填编号）
A．在氨水中滴入酚酞，溶液变红色
B．测定相同浓度的NaOH和氨水溶液的pH
C．将氨水和过量AlCl3溶液混合，产生白色沉淀
D．用pH试纸测定1mol/L NH4Cl溶液的酸碱性
（4）在实验室初步测定NH3?H2O的电离平衡常数。
①NH3?H2O电离平衡常数的表达式为：K= 。
②限选试剂和仪器：浓度为0.1mol/L 的氨水、0.1000mol/L 盐酸、1.000mol/L 盐酸、酚酞试剂、甲基橙试剂、蒸馏水、酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶、胶头滴管、pH计、烧杯等（省略夹持仪器）
| 实验步骤 | 实验目的 |
| 步骤1： ①用碱式滴定管取20.00ml 0.1mol/L 的氨水于锥形瓶中，加入几滴 。 ② 。 ③ ，停止滴定，记录数据。重复测定2-3次。 | 测定氨水的准确浓度。 |
| 步骤2： ； | ； |
| 步骤3：通过计算得出氨水的电离常数。 | |