题目内容

海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5～8.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表：

成分
Na＋
K＋
Ca2＋
Mg2＋
Cl－
SO42-
HCO3-
含量/mg·L－1
9 360
83
200
1 100
16 000
1 200
118
 
（1）电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下图所示。其中阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过。

①阴极的电极反应式为__________________。
②电解一段时间，阴极区会产生水垢，其成分为CaCO3和Mg(OH)2，写出生成CaCO3的离子方程式______________________________________。
③淡水的出口为a、b、c中的________出口。
（2）海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料，如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示：

该电池电解质为传导Li＋的固体材料。放电时该电极是电池的________极(填“正”或“负”)，电极反应式为______________________。

（1）①2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－
②Ca2＋＋OH－＋HCO3-=CaCO3↓＋H2O
③b
（2）正　FePO4＋e－＋Li＋=LiFePO4

解析

练习册系列答案
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(1)事实证明,原电池中发生的反应通常是放热反应。利用下列化学反应可以设计成原电池的是　　　　。 
A.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH>0
B.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH<0
C.2H2(g) +O2(g)2H2O(l)　ΔH<0
D.CaCO3(s)+2HCl(aq)CaCl2(aq)+H2O(l)+CO2(g)　ΔH<0
E.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH<0
(2)有A、B、C、D四种金属,将A与B用导线连接起来,浸入电解质溶液中,B不易腐蚀。将A、D分别投入等物质的量浓度的盐酸中,D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液里,无明显变化,如果把铜浸入C的盐溶液里,有金属C析出。据此判断A、B、C、D的活动性由强到弱的顺序是　　　　。 

南海某小岛上，解放军战士为了寻找合适的饮用水源，对岛上山泉水进行分析化验，结果显示水的硬度为28(属于硬水)，主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子。请思考下列问题：
（1）该泉水属于_________硬水（填写“暂时”或“永久”）。
（2）若要除去Ca2＋、Mg2＋可以往水中加入石灰和纯碱，试剂添加时先加________ 后加________，原因是_____________________________________________________________。
（3）目前常用阳离子交换树脂如NaR、HR来进行水的软化，若使用HR作为阳离子交换树脂，   则水中的Ca2＋、Mg2＋与交换树脂的________起离子交换作用。若使用NaR作为阳离子交换树脂，失效后可放入5%～8%_____________溶液中再生。
（4）岛上还可以用海水淡化来获得淡水。下面是海水利用电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO42－等离子，电极为惰性电极。请分析下列问题：

①阳离子交换膜是指______________(填A或B)。
②写出通电后阳极区的电极反应式：_____________________________.
阴极区的现象是：_______________________________________________.

化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)下列相关说法正确的是________(填序号)。
A．通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以判断该电池的优劣
B．二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用
C．除氢气外，甲醇、汽油、氧气等都可用作燃料电池的燃料
D．近年来，废电池必须进行集中处理的问题被提上日程，其首要原因是电池外壳的金属材料需要回收
(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应式可表示为2Ni(OH)2＋Cd(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O
已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法正确的是________(填序号)。
A．以上反应是可逆反应
B．反应环境为碱性
C．电池放电时Cd作负极
D．该电池是一种二次电池
(3)在宇宙飞船和其他航天器上经常使用的氢氧燃料电池是一种新型电源，其构造如图所示：a、b两个电极均由多孔的碳块组成，通入的氢气和氧气由孔隙中逸入，并在电极表面发生反应而放电。

①a电极是电源的________极；
②若该电池为飞行员提供了360 kg的水，则电路中通过了________mol电子。

利用生活中或实验室中常用的物品，根据氧化还原反应知识和电学知识，自己动手设计一个原电池。请填写下列空白：
（1）实验原理：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。
（2）实验用品：电极________、________、稀硫酸、________（填写所缺的实验用品）、耳机（或者电流计）。

（3）实验装置：
（4）原电池设计及注意的问题。
①按如图所示连接好实验仪器，注意观察（耳朵听）耳机是否有声音发出，如果没有，可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极（注意：接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的），这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓”声音。其原因是：在原电池中，由化学能转化为________。
②如果将装置中的耳机改为电流计，则铁钉应该接电流计的______
极，电极反应是________________；另一极应该接电流计的________极，电极发生了________反应（“氧化”或“还原”）。

仔细分析如图装置，完成下面的填空。

（1）—段时间后，可能发现的现象是：甲池，Zn棒逐渐溶解，碳棒上有__________产生。与Zn棒相连的碳棒(C2)质量____________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）甲池Zn极为__________极，电极反应式：____________________________________,乙池中C1为__________极，电极反应式为：________________________________________,乙池总反应式为：________________________________________________。

Ⅰ.（1）电镀时，镀件与电源的________极连接。
（2）化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉淀在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用________(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。
Ⅱ.尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图：

（1）电源的负极为________(填“A”或“B”)。
（2）阳极室中发生的反应依次为________、________。
（3）电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________；若两极共收集到气体13.44 L(标准状况)，则除去的尿素为________g(忽略气体的溶解)。

如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：

(1)甲烷燃料电池负极反应式为________________________。
(2)石墨(C)极的电极反应式为_______________________。
(3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体的体积为________L；丙装置中阴极析出铜的质量为________ g。
(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如图所示)。

若用于制漂白液，a为电池的________极，电解质溶液最好用)________________
若用于制Fe(OH)2，使用硫酸钠溶液作电解质溶液，阳极选用________作电极。

如下图所示，烧杯中都盛有稀硫酸。

①写出（3）中的电极反应：Fe：      、        Zn：          。
②比较（1）、（2）、（3）中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是            （填序号）。

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