(1)美国麻省理工学院(MIT)近年来设计出镁锑液态金属电池.其工作原理如图所示.负极金属失去电子.并通过外电路做功.而负极金属离子化后通过熔盐迁移到正极并与正极金属合金化,充电则执行相反的过程．写出电池放电时的正极反应式为Mg2++2e-=Mg．(2)我国锑的蕴藏量占世界第一位.辉锑矿(Sb2S3)是其主要矿物．某冶金课题组进行三氯化锑水溶液的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

1．（1）美国麻省理工学院（MIT）近年来设计出镁锑液态金属电池，其工作原理如图所示，负极金属失去电子，并通过外电路做功，而负极金属离子化后通过熔盐迁移到正极并与正极金属合金化；充电则执行相反的过程．

写出电池放电时的正极反应式为Mg²⁺+2e^-=Mg．
（2）我国锑的蕴藏量占世界第一位，辉锑矿（Sb₂S₃）是其主要矿物．某冶金课题组进行三氯化锑水溶液的电解研究，然后利用电解过程中阳极生成的五氯化锑作为浸出剂，对辉锑矿进行酸性浸出；从而实现浸出-电解的闭路循环，解决了传统炼锑过程中“工业三废”排放量大的问题．流程如图：

①写出锑元素在周期表中的位置第五周期第VA族．
②“工业三废”指的是废气、废水（废液）、废渣．
③电解过程中阳极主要是Sb³⁺被氧化成Sb⁵⁺．请写出阴极的电极反应式Sb³⁺+3e^-=Sb．
④根据流程图写出“浸出”步骤发生反应的化学方程式Sb₂S₃+3SbCl₅=5SbCl₃+3S．
⑤已知浸出液中除Sb³⁺外，还有Cu²⁺、Pb²⁺等重金属离子，其中c（Cu²⁺）=1.6×10^-3mol•L^-1，向浸出液中加入硫化钠至溶液中的Cu²⁺刚好完全沉淀，则c（S^2-）=8×10^-40．（已知K_sp（CuS）=8×10^-45 K_sp（PbS）=3.4×10^-28）
⑥还原除砷的原理是：在大于4mol•L^-1的HCl溶液中，以次磷酸钠（Na₃PO₂）做还原剂，保持微沸温度，使AsCl₃被还原为棕色单质砷沉淀，请配平该反应的化学方程式：2AsCl₃+3Na₃PO₂+3HCl+3H₂O=2As↓+3H₃PO₃+9NaCl．

分析（1）金属离子化后通过熔盐迁移到正极并与正极金属合金化，说明负极失电子生成的金属离子在正极得电子生成金属单质；
（2）①锑元素属于第五周期第ⅤA族；
②工业三废包括废气、废水（废液）、废渣；
③从流程图中可以看出阳极产物为SbCl₅，而电解完成后产生金属锑，应为Sb³⁺离子在阴极得电子生成；
④根据流程图看出“浸出”步骤辉锑矿与阳极产物SbCl₅反应产生不溶物，SbCl₅具有氧化性，Sb₂S₃具有还原性，发生氧化还原反应，在浸出液中含有硫单质，所以氧化产物中有硫；
⑤Cu²⁺刚好完全沉淀时c（Cu²⁺）=1×10^-5，根据K_sp（CuS）=c（Cu²⁺）×c（S^2-）=8×10^-45计算出c（S^2-）；
⑥该反应中AsCl₃为氧化剂，被还原为As单质；Na₃PO₂为还原剂，被氧化为H₃PO₃；HCl显酸性，提供酸性环境，根据得失电子守恒配平．

解答解：（1）负极失电子生成的金属离子在正极得电子生成金属单质，负极金属为镁，故正极电极反应式为Mg²⁺+2e^-=Mg；
故答案为：Mg²⁺+2e^-=Mg；
（2）①锑元素属于氮族元素，位于周期表中第五周期第ⅤA族；
故答案为：第五周期第VA族；
②工业三废包括废气、废水（废液）、废渣；
故答案为：废气、废水（废液）、废渣；
③从流程图中可以看出阳极产物为SbCl₅，而电解完成后产生金属锑，故阴极反应式为Sb³⁺+3e^-=Sb；
故答案为：Sb³⁺+3e^-=Sb；
④在浸出步骤中具有氧化性的SbCl₅和具有还原性的Sb₂S₃发生氧化还原反应生成不溶性的S单质和SbCl₃，故反应方程式为Sb₂S₃+3SbCl₅=5SbCl₃+3S；
故答案为：Sb₂S₃+3SbCl₅=5SbCl₃+3S；
⑤Cu²⁺刚好完全沉淀时c（Cu²⁺）=1×10^-5，由K_sp（CuS）=c（Cu²⁺）×c（S^2-），知c（S^2-）=$\frac{Ksp（CuS）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{8×1{0}^{-45}}{1×1{0}^{-5}}$=8×10^-40；
故答案为：8×10^-40；
⑥次磷酸钠（Na₃PO₂）做还原剂，被氧化为H₃PO₃，P元素由+1价变为+3价，价态升高2；AsCl₃被还原为As单质，As元素由+3价变为0价，价态降低3，所以AsCl₃和Na₃PO₂系数为2：3，根据元素守恒配平化学反应方程式为2AsCl₃+3Na₃PO₂+3HCl+3H₂O=2As↓+3H₃PO₃+9NaCl．
故答案为：2；3；3；3；2；3；9．

点评本题考查了原电池和电解池的工作原理及应用，物质分离和提纯的方法和基本操作应用等内容，看准流程图是解题的关键．

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	A．	电能转化为化学能		B．	电解质溶液是稀硫酸
	C．	电子通过外电路从正极流向负极		D．	Zn做负极被氧化

8．下列说法中不正确的是（　　）

	A．	硅、二氧化硅、硅酸钠是工业上制造光导纤维的主要原料
	B．	甘油不是油，油脂不是酯
	C．	煤的液化、石油分馏都是物理变化
	D．	废弃的塑料、金属、纸制品及玻璃都是可回收再利用的资源

5．1g炭与适量的水蒸气反应生成CO和氢气，需要吸收10.93KJ的热量，则下列热化学方程式正确的是（　　）

	A．	C+H₂O=CO+H₂；△H=+131.2KJ/mol
	B．	CO（g）+H₂（g）=C（s）+H₂O（g）；△H=-131.2KJ/mol
	C．	C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H=+10.93KJ/mol
	D．	C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H=-131.2KJ/mol

12．反应3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO中，当有4mol电子发生转移时，被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比是（　　）

6．工业上以软锰矿（主要成分MnO₂）为原料，通过液相法生产KMnO₄．即在碱性条件下用氧气氧化MnO₂得到K₂MnO₄，分离后得到的K₂MnO₄，再用惰性材料为电极电解K₂MnO₄溶液得到KMnO₄，其生产工艺简略如下：

（1）反应器中反应的化学方程式为4KOH+2MnO₂+O₂=2K₂MnO₄+2H₂O．
（2）生产过程中最好使用含MnO₂80%以上的富矿，因为MnO₂含量最低的贫矿中Al、Si的氧化物含量较高，会导致KOH消耗量偏高（填“偏高”或“偏低”）．
（3）电解槽中阳极的电极反应方程式为MnO₄^2--e^-=MnO₄^-．
（4）在传统工艺中得到K₂MnO₄后，向其中通入CO₂反应生成黑色固体、KMnO₄等，反应的化学反应方程式为3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃．根据上述反应，从Mn元素的角度考虑KMnO₄的产率最高为66.7%．与该传统工艺相比，电解法的优势是产率更高、KOH循环利用．
（5）用高锰酸钾测定某草酸结晶水合物的纯度：称量草酸晶体样品0.250g溶于水，用0.0500mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定（杂质不反应），至溶液呈浅粉红色且半分钟内不褪去，消耗KMnO₄溶液15.00mL，则该草酸晶体的纯度为94.5%．（已知该草酸结晶水合物H₂C₂O₄•2H₂O的式量为126）

13．卤代烃与金属镁在无水乙醚中反应，可得格氏试剂R-MgX，它可与醛、酮等羰基化合物加成：

，所得产物经水解可以得到醇，这是某些复杂醇的合成方法之一．现欲合成（CH₃）₃C-OH，下列所选用的卤代烃和羰基化合物的组合正确的是（　　）

10．下列实验操作或装置（略去部分夹持仪器）正确的是（　　）

	A．	配制溶液		B．	碳酸氢钠受热分解
	C．	除去CO中的CO₂		D．	制备收集干燥的氨气

11．已知X元素原子的L电子层比Y元素原子的L电子层少2个电子，Y元素原子核外电子总数比X元素核外电子总数多3个，则下列说法不正确的是（　　）

	A．	X与Y能形成两种化合物，但化学键类型不相同
	B．	Y与氢形成化合物YH，分子内存在离子键
	C．	X与氢可形成化合物H₂X₂，分子内部存在极性键和非极性键
	D．	Y₂X₂中阴、阳离子个数比1：2

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