Question

11．能源、资源问题是当前人类社会面临的一项重大课题．
（1）直接利用物质燃烧提供热能在当今社会仍然占很大比重，但存在利用率低的问题．CH₄、H₂、CO、CH₃OH都是重要的能源物质，甲烷燃烧的化学方程式为：CH₄+2O₂ $\stackrel{点燃}{→}$CO₂+2H₂O．
（2）燃料电池将能量转化效率比直接燃烧效率高，如图1为某种燃料电池的工作原理示意图，a、b均为
惰性电极．

①使用时，空气从B口通入（填“A”或“B”）；
②假设使用的“燃料”是甲醇，a极的电极反应式为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．
（3）钢铁的腐蚀现象非常普遍，电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因，某同学按图2进行钢铁腐蚀的模拟，则正极的电极反应式为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，当导线中有3.01×10²³个电子流过，被腐蚀的铁元素为14g．
[提示：电化学的总反应式为2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂]
（4）海水化学资源的开发利用具有重要的意义和作用，图是海带中提取碘的示意图：

①中操作的名称是溶解、过滤；反应②的离子方程式是H₂O₂+2I^-+2H⁺=2H₂O+I₂，下述物质中不可做试剂③的是AC．
A．乙醇          B．苯          C．乙酸          D．四氯化碳．

Answer 1

分析 （1）甲烷燃烧生成二氧化碳和水，据此书写化学方程式；
（2）①由电子转移方向可知a为负极，发生氧化反应，应通入燃料，b为正极，发生还原反应，应通入空气；
②燃料在负极失电子发生氧化反应，碱性条件下生成碳酸盐和水，结合电子守恒和电荷守恒、原子守恒配平书写电极反应；
（3）钢铁腐蚀，在电解质溶液为中性溶液水膜时发生的是吸氧腐蚀，铁做负极失电子发生氧化反应，杂质碳做正极，溶液中氧气得到电子发生还原反应，结合电子守恒计算；
（4）分离不溶性固体和溶液的方法是溶解、过滤，碘离子和双氧水发生氧化还原反应生成碘单质和水，根据萃取剂的选取标准判断．

解答 解：（1）甲烷燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：CH₄+2O₂ $\stackrel{点燃}{→}$CO₂+2H₂O，
故答案为：CH₄+2O₂ $\stackrel{点燃}{→}$CO₂+2H₂O；
（2）①由电子转移方向可知a为负极，发生氧化反应，应通入燃料，b为正极，发生还原反应，应通入空气，
故答案为：B；
②假设使用的“燃料”是甲醇，a极为负极，发生的电极反应式为CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，b为正极，发生还原反应，电极方程式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
（3）钢铁腐蚀，在电解质溶液为中性溶液水膜时发生的是吸氧腐蚀，铁做负极失电子发生氧化反应，电极反应为：Fe-2e^-=Fe²⁺，杂质碳做正极，溶液中氧气得到电子发生还原反应，电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，电化学的总反应式为2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂，当导线中有3.01×10²³个电子流过，电子物质的量=$\frac{3.01×1{0}^{23}}{6.02×1{0}^{23}}$=0.5mol，被腐蚀的铁元素为0.25mol，质量=0.25mol×56g/mol=14g，
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；  14；
（4）分离不溶性固体和溶液的方法是溶解、过滤，碘离子和双氧水发生氧化还原反应生成碘单质和水，离子方程式为：H₂O₂+2I^-+2H⁺=2H₂O+I₂，萃取剂的选取标准为：溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度，两种溶剂不能互溶，萃取剂和溶质不反应，乙醇和乙酸能与水互溶，所以不能作萃取剂，苯和四氯化碳符合萃取剂的选取标准，所以可以作萃取剂，故选AC，
故答案为：溶解、过滤，H₂O₂+2I^-+2H⁺=2H₂O+I₂，AC．

点评 本题考查较综合，涉及原电池原理、电极反应书写方法、钢铁腐蚀、物质分离、萃取剂的选取等知识点，题目难度不大，注意萃取剂的选取方法，为常考查点．