题目内容

4．化学电池的研究一直是化学工作者研究的热点之一
Ⅰ．美国科学家S•鲁宾成功开发锌汞钮扣式电池，以锌和氧化汞为电极材料，氢氧化钾溶液为电解液的原电池，有效的解决电池使用寿命短，易发生漏液等问题，电池总反应为：Zn+HgO═ZnO+Hg
（1）改电池的正极反应式为HgO+H2O+2e-=Hg+2OH-
（2）含汞电池生产企业的无水中会含有一定量的+2价的汞离子，通常采用处理成本较低的硫化物沉淀法，即向污水中投入一定量的硫化钠，反应的离子方程式为Hg2++S2-=HgS↓
（3）该方法的缺点是产物的颗粒比较小，大部分悬浮于污水中通常投入一定量的明矾晶体进行后续处理，请解释其原因明矾电离的铝离子水解生成的氢氧化铝胶体能吸附水中的悬浮杂质
Ⅱ．锂离子电池由于轻便，比能量大等优点，称为当今社会最为常见的电池，其中的重要材料磷酸亚铁锂（LiFePO4）通常按照下列流程进行生产，试结合生产流程回答下列问题：
（4）生产过程中“混合搅拌”的目的是使反应物充分混合，提高反应速率，气体X的化学式为NH3
（5）请写出一定条件下由LiH2PO4生成LiFePO4的化学方程式2LiH2PO4+Fe2O3+C=2LiFePO4+CO↑+2H2O，当生成1mol磷酸亚铁锂时，转移的电子数目为6.02×1023
（6）生成LiFePO4的过程可能产生一种杂质对电池有致命的影响，则该杂质可能为Fe．

分析 I．（1）Hg元素化合价降低，被还原，为正极反应，正极氧化汞得电子；
（2）汞离子与硫离子结合生成HgS沉淀；
（3）铝离子水解生成的氢氧化铝胶体具有吸附悬浮杂质的作用；
Ⅱ．（4）充分混合，加快反应速率；铵根离子与氢氧根离子反应生成氨气；
（5）流程图中LiH2PO4与Fe2O3、C反应生成LiFePO4，Fe元素被还原，C元素被氧化生成CO，还有水生成；根据Fe元素化合价变化计算转移电子；
（6）碳可能将氧化铁中Fe元素还原为Fe单质．

解答 解：I．（1）电池总反应为：Zn+HgO═ZnO+Hg，可知反应中Hg元素化合价降低，被还原，为正极反应，正极氧化汞得电子，电极方程式为HgO+H2O+2e-=Hg+2OH-，
故答案为：HgO+H2O+2e-=Hg+2OH-；
（2）汞离子与硫离子结合生成HgS沉淀，其反应的离子方程式为：Hg2++S2-=HgS↓；
故答案为：Hg2++S2-=HgS↓；
（3）明矾是硫酸铝钾的晶体，在溶液中电离出铝离子，铝离子水解生成的氢氧化铝胶体具有吸附悬浮杂质的作用；
故答案为：明矾电离的铝离子水解生成的氢氧化铝胶体能吸附水中的悬浮杂质；
Ⅱ．（4）生产过程中“混合搅拌”的目的是：使反应物充分混合，提高反应速率，铵根离子与氢氧根离子反应生成氨气，即X为NH3，
故答案为：使反应物充分混合，提高反应速率；NH3；
（5）流程图中LiH2PO4与Fe2O3、C反应生成LiFePO4，Fe元素被还原，C元素被氧化生成CO，还有水生成，反应方程式为：2LiH2PO4+Fe2O3+C=2LiFePO4+CO↑+2H2O，当生成1mol磷酸亚铁锂时，转移的电子为1mol，即转移电子数目为6.02×1023，
故答案为：2LiH2PO4+Fe2O3+C=2LiFePO4+CO↑+2H2O；6.02×1023；
（6）碳可能将氧化铁中Fe元素还原为Fe单质，对电池有致命的影响，
故答案为：Fe．

点评 本题考查原电池的工作原理、物质准备工艺流程、陌生化学式书写、沉淀转化等，是对学生综合能力的考查，题目难度中等．

练习册系列答案
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19．下列说法中不正确的是（　　）
A．化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化
B．反应物的总能量高于生成物的总能量时发生放热反应
C．Ba（OH）2•8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应
D．一氧化碳在氧气中的燃烧是吸热反应
20．设NA为阿伏加德罗常数的值．下列说法正确的是（　　）
A．1mol Na与足量O2反应生成Na2O和Na2O2时，失去的电子数为2NA
B．在密闭容器中，加入1mol N2和3mol H2，充分反应后生成NH3分子数为2NA
C．足量铁在1mol Cl2中充分燃烧，转移的电子数目为2NA
D．32gCu与S完全反应转移的电子数为NA
17．用氢氧化钾溶液作电解质溶液，写出氢氧燃料电池的电极反应正极：O2+2H2O+4e-=4OH-，负极：2H2+4OH--4e-═4H2O，该电池总反应的方程式为O2+2H2=2H2O．
4．和2mol氢气所含的原子数相同的氨气的质量是多少17克，这些氨气在标准状况下的体积是22.4L．
9．（1）在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应
H2S（g）+$\frac{3}{2}$O2（g）═SO2（g）+H2O（g）△H1
2H2S（g）+SO2（g）═$\frac{3}{2}$S2（g）+2H2O（g）△H2
H2S（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═S（g）+H2O（g）△H3
2S（g）=S2（g）△H4
则△H4的正确表达式为A
A．△H4=$\frac{2}{3}$（△H1+△H2-3△H3）       B．△H4=（3△H3-△H1-△H2）
C．△H4=（△H1+△H2-3△H3）       D．△H4=（△H1-△H2-3△H3）
16．下列说法正确的是（　　）
A．任何化学反应都伴随着能量的变化
B．H2O（g）→H2O（l）该过程放出大量的热，所以该过程是化学变化
C．化学反应中能量的变化一定都表现为热量的变化
D．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应属于放热反应
13．氯化铜是一种广泛用于生产颜料、木材防腐剂等的化工产品．某研究小组用粗铜（含杂质Fe）按如图1流程制备氯化铜晶体（CuCl2•2H2O），已知氯化铜易溶于水，难溶于乙醇．

（1）溶液1中的金属离子有Fe3+、Fe2+、Cu2+．能检验溶液1中Fe2+的试剂①②（填编号）
①KMnO4②K3[Fe（CN）6]③NaOH   ④KSCN
为了更完全的沉淀，试剂X为H2O2．
（2）试剂a是盐酸，加入需过量的原因是充分反应，抑制Cu2+水解．试剂Y用于调节pH以除去杂质，Y可选用下列试剂中的cd（填序号）．
a．NaOH   b．NH3•H2O   c．CuO   d．Cu2（OH）2CO3   e．CuSO4
调节pH至4～5的原因是使溶液中Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，Cu2+离子不沉淀．得到固体2的操作是过滤．
（3）实验室采用如图2所示的装置，可将粗铜与Cl2反应转化为固体1（部分加热和夹持装置已略去）．
①仪器A的名称是分液漏斗．
②引发B中反应的操作是打开分液漏斗上口玻璃塞，旋开分液漏斗活塞，缓慢滴加，并用酒精灯加热B装置．装置B中发生反应的离子方程式是MnO2+4H++2Cl- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O．
（4）在溶液2转化为CuCl2•xH2O的操作过程中，发现溶液颜色由蓝色变为绿色．欲探究其原因．已知：在氯化铜溶液中有如下转化关系：
Cu（H2O）42+（aq）+4Cl-（aq）?CuCl42-（aq）+4H2O（l）
               蓝色                                                黄色
①上述反应的化学平衡常数表达式是K=$\frac{c（CuC{l}_{4}{\;}^{2-}）}{c[Cu（H{\;}_{2}O）{\;}_{4}{\;}^{2+}]•{c}^{4}（C{l}^{-}）}$．若增大氯离子浓度，K值不变（填“增大”、“减小”或“不变”）
②取氯化铜晶体配制成蓝绿色溶液Y，进行如下实验，其中能够证明CuCl2溶液中有上述转化关系的是abc（填序号）．
a．将Y稀释，发现溶液呈蓝色            b．在Y中加入CuCl2晶体，溶液变为绿色
c．在Y中加入NaCl固体，溶液变为绿色   d．取Y进行电解，溶液颜色最终消失
（5）得到CuCl2•xH2O晶体最好采用的干燥方式是D．
A．空气中加热蒸干           B．空气中低温蒸干
C．HCl气流中加热烘干        D．HCl气流中低温烘干
（6）为测定制得的氯化铜晶体（CuCl2•xH2O）中x的值，某兴趣小组设计了以下实验方案：
称取m g晶体溶于水，加入足量氢氧化钠溶液、过滤、沉淀洗涤后用小火加热至质量不再轻为止，冷却，称量所得黑色固体的质量为ng．沉淀洗涤的操作方法是向过滤器中加入水至完全浸没沉淀，过滤，重复2～3次，根据实验数据测得x=$\frac{80m-135n}{18n}$（用含m、n的代数式表示）
14．将少量的a溶液加入到b溶液中，现象及对应的离子方程式正确的是（　　）
选项ab现象离子方程式
A稀硫酸KI在空气中放置一段时间后溶液呈棕黄色4I-+O2+2H2O=2I2+4OH-
BNa2CO3稀盐酸开始时无气泡，后来有气泡CO32-+H+=HCO3-；HCO3-+H+=H2O+CO2↑
C稀盐酸Na2SiO3 产生白色胶状物2H++SiO32-=H2SiO3（胶体）
D稀H2SO4滴有酚酞的Ba（OH）2有白色沉淀生成，溶液由红色变为无色Ba2++OH-+H++SO42-=BaSO4↓+H2O
A．AB．BC．CD．D

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