题目内容

（13分）
海水是巨大的化学资源宝库。
Ⅰ．从海水中可以提取氯、溴、碘等卤族元素。
（1）Cl2的电子式是     。
（2）已知：X2 (g)+H2(g)2HX(g) (X2表示Cl2、Br2和I2)。 
下图表示平衡常数K与温度t的关系。

①ΔH 表示X2与H2反应的焓变，ΔH     0。（填“＞”、“＜”或“＝”）
② 曲线a表示的是   （填“Cl2”、“Br2”或“I2”）与H2反应时K与t的关系。
Ⅱ．海水淡化具有广泛的应用前景，淡化前需对海水进行预处理。
（1）通常用明矾［K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O］作混凝剂，降低浊度。明矾水解的离子方程式是     。
（2）用下图所示NaClO的发生装置对海水进行消毒和灭藻处理。

① 装置中由NaCl转化为NaClO的化学方程式是     。
② 海水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3－等杂质离子，处理过程中装置的阴极易产生水垢，其主要成分是Mg(OH)2和CaCO3。生成CaCO3的离子方程式是     。
③ 若每隔5-10 min倒换一次电极电性，可有效地解决阴极的结垢问题。
试用电极反应式并结合必要的文字进行解释     。

（13分）   
Ⅰ．（1）            （1分）；

 

 
（2）① ＜（2分）；        

② Cl2（2分）。
Ⅱ．（1）Al3++3H2OAl(OH)3+3H+       （2分）；
（2）①  2NaCl+2H2O  2NaOH+Cl2+H2↑  （1分）；
2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O       （1分）；
②  Ca2+＋HCO3-＋OH-＝CaCO3↓＋H2O    （2分）；
③阴极结垢后倒换电极电性，阴极变为阳极，其电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，产生的氯气与水发生反应：Cl2+H2O=HCl+HClO，使该电极附近溶液呈酸性，从而将Mg(OH)2和CaCO3溶解而达到除垢的目的。 （2分）

解析试题分析：Ⅰ．（1）氯气分子中的Cl原子之间形成1对共用电子对，所以电子式为
（2）①由图可知，每条曲线都是随温度升高，K值减小，所以升高温度，平衡逆向移动，正反应是放热反应，ΔH<0；
②同一温度时，a曲线的K值最大，说明卤素单质与氢气化合的能力最强，Cl2、Br2和I2中Cl2的氧化性最强，所以最易与氢气化合的是氯气，所以a曲线表示Cl2与H2反应时K与t的关系。
Ⅱ．（1）明矾中的铝离子水解生成氢氧化铝胶体，具有较大的吸附面积，降低浊度。水解的离子方程式为Al3++3H2OAl(OH)3+3H+  ；
（2）① 此装置是电解装置，海水中的氯化钠电解生成氯气、氢气、氢氧化钠，装置中不存在隔气装置，使生成的氯气与氢氧化钠反应生成了次氯酸钠，化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2↑，2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O；
②装置的阴极是氢离子放电，导致阴极的OH-离子浓度增大，与海水中的HCO3-反应生成CO32-，再与Ca2+结合生成碳酸钙沉淀，化学方程式为：Ca2+＋HCO3-＋OH-＝CaCO3↓＋H2O；
③每隔5-10 min倒换一次电极电性，则阴极变阳极，阳极是氯离子放电生成氯气，2Cl--2e-=Cl2↑，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸，Cl2+H2O=HCl+HClO，使该电极附近溶液呈酸性，从而将Mg(OH)2和CaCO3溶解而达到除垢的目的。
考点：考查氯元素及其化合物的性质，电子式的书写，化学平衡常数的判断，对图像的分析能力，电化学的原理应用

练习册系列答案
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安徽凹山铁矿坐落在马鞍山境内，矿床属于陆相火山一侵入岩型铁矿床，俗称“玢岩型”铁矿，是马钢重要的矿区之一。铁矿中被称为红帘石的铁矿含锰量高，锰是冶炼锰钢的重要原料。红帘石主要成分有磁铁矿Fe3O4、菱铁矿FeCO3、锰矿（MnO2和MnCO3）石棉Mg3Si3O7(OH)4等。工业上将红帘石处理后运用阴离子膜电解法的新技术提取金属锰并制的绿色高效水处理剂（K2FeO4）。工业流程如下：

（1）工业上为提高稀硫酸浸取效率一般采取的措施是（任意写两种方法）
①                                 ②                                    
（2）石棉化学式为Mg3Si3O7(OH)4也可以表示成氧化物形式，氧化物表达式为        。
（3）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：

离子
Fe3+
Al3+
Fe2+
Mn2+
Mg2+
开始沉淀的pH
2.7
3.7
7.0
7.8
9.3
完全沉淀的pH
3.7
4.7
9.6
9.8
10.8
 
过程②中加氨水调节溶液的pH等于6，则滤渣B的成分                  。
（4）浸出液中以Mn2+形式存在，且滤渣A中无MnO2原因                         。
（5）电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向；则A电极是直流电源的       极。实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为                                         。

（6）滤渣经反应④生成绿色高效水处理剂的离子方程式                                          。
K2FeO4被誉为绿色高效水处理剂的原因是                                          。

（8分）I．炒过菜的铁锅未及时洗净，不久便会因腐蚀而出现红褐色锈斑。请回答：
（1）铁锅的锈蚀是       腐蚀（填“析氢”或“吸氧”）。
（2）写出铁锅腐蚀正极的电极反应式：                                  。
II．（1）某同学运用所学知识，自选材料设计实验，实现了在通常条件下不能发生的反应：Cu+H2SO4(稀)＝CuSO4+H2↑。
请你在方框内画出能够实现这一反应的装置图。

（2）某同学在做一定条件下铜与稀硫酸的反应实验时，看到碳棒上有气泡产生，但铜棒却没有被腐蚀。请你分析其原因：                                                                           。

已知拆开1molH2需要消耗436kJ能量，拆开1molO2需要消耗496kJ能量，形成水分子中的1molH－O能够释放463kJ能量。根据以上所给的数据计算反应：
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ；△H =                   。
（2）如图所示，可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为H2SO4溶液时)和碱式[当电解质溶液为NaOH(aq)或KOH(aq)时]两种。试回答下列问题：
 
①酸式电池的电极反应：负极________________，正极______________；电池总反应：______________；电解质溶液pH的变化________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
②碱式电池的电极反应：负极________________，正极______________；电池总反应：______________；电解质溶液pH的变化________(填“变大”、“变小”或“不变”)。

甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒（如下图）。请回答下列问题：       

(1)若两池中均盛放CuSO4溶液，反应一段时间后：
①有红色物质析出的是：甲池中的    棒；乙池中的       棒。
②在乙池中阳极的电极反应式是                  。
(2)若两池中均盛放饱和NaCl溶液。
①写出乙池中发生总反应的离子方程式                      。
②将湿润的淀粉KI试纸放在乙池附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去，这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化。若反应的Cl2和I2的物质的量之比为5:1，且生成两种酸。该反应的化学方程式为         。
③若乙池转移0.02mol电子后停止实验，池中溶液的体积是200mL，则溶液混匀后的pH=           。

合理使用材料，改善人类生活。
① 钢铁是人类生产和生活中非常重要的材料，但每年因锈蚀而损失的数量十分惊人。金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，两者的微观本质都是发生    的过程。为防止轮船船体在海水中被腐蚀，一般在船身连接    （选填“锌块”或“铜块”）。
② 在普通玻璃制造过程中，碳酸钙与二氧化硅在高温下发生反应的化学方程式是
      。橡胶是制造轮胎的重要原料，天然橡胶通过硫化措施，使它的分子转化为    结构，从而增大橡胶的强度。

二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料气，其储运、燃烧安全性、理论燃烧温度等性能指标均优于液化石油气，也可用作燃烧电池的燃料，具有很好的好展前景。
（1）已知H2、CO和CH3OCH3的燃烧热(ΔH)分别为-285.5kJ/mol、-283kJ/mol和-1460.0 kJ/mol，则工业上利用水煤气成分按1:1合成二甲醚的热化学方程式为：           。
（2）工业上采用电浮远凝聚法处理污水时，保持污水的pH在5.0，通过电解生成Fe(OH)3胶体，吸附不溶性杂质，同时利用阴极产生的H2，将悬浮物带到水面，利于除去。实验室以二甲醚燃料电池模拟该方法设计的装置如下图所示：

①乙装置以熔融碳酸盐为电解质，稀土金属材料为电极。写出该燃料电池的正极电极反应式         ；下列物质可用做电池熔融碳酸盐的是           。
A.MgCO3       B.Na2CO3      C.NaHCO3     D.(NH4)2CO3
②写出甲装置中阳极产物离子生成Fe(OH)3沉淀的离子方程式                。
③已知常温下Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，电解一段时间后，甲装置中c(Fe3+)=   。
④已知：H2S的电离平衡常数：K1=9.1×10-8、K2=1.1×10-12；H2CO3的电离平衡常数：K1=4.31×10-7、K2=5.61×10-11。测得电极上转移电子为0.24mol时，将乙装置中生成的CO2通入200mL 0.2mol/L的Na2S溶液中,下列选项正确的是
A．发生反应的离子方程式为：CO2+S2-+H2O=CO32-+H2S
B．发生反应的离子方程式为：CO2+S2-+H2O=HCO3-+HS-
C．c(Na+)=2[c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)]
D．c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+2c(S2-)+c(OH-)
E．c(Na+)>c(HCO3-)>c(HS-)>c(OH-)

（17分）化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养。
（1）在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。
①下列收集Cl2的正确装置是     。

②将Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是                。
③设计实验比较Cl2和Br2的氧化性，操作与现象是：取少量新制氯水和CCl4于试管中，                                                                      。
（2）能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。
限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。
①完成原电池甲的装置示意图，并作相应标注。

要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。
②铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极                           。
③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是      ，其原因是      。
（3）根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在（2）的材料中应选  
       作阳极。

下列系统命名法正确的是

A．2-甲基-4-乙基戊烷 B．2-甲基-3-丁炔
C．2,2-二甲基-4-丁醇 D．2,3-二乙基-1-戊烯

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