题目内容

13．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•鲁宾成功开发锌汞纽扣式电池，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，有效地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）该电池的正极反应式为HgO+H2O+2e-=Hg+2OH-．
（2）含汞电池生产企业的污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，通常采用投入一定量的明矾晶体进行后续处理，请解释其原因铝离子水解得到氢氧化铝胶体具有吸附性，吸附HgS颗粒，加快HgS微粒的沉降．
Ⅱ．锂离子电池由于轻便、比能量大等优点，成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：

请回答下列问题：
（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）正极发生还原反应，HgO获得电子生成Hg，碱性条件下还生成氢氧根离子；
（2）硫离子与汞离子反应生成HgS沉淀；
（3）铝离子水解得到氢氧化铝胶体，吸附HgS颗粒，加快沉淀；
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）正极发生还原反应，HgO获得电子生成Hg，碱性条件下还生成氢氧根离子，该电池的正极反应式为：HgO+H2O+2e-=Hg+2OH-，
故答案为：HgO+H2O+2e-=Hg+2OH-；
（2）硫离子与汞离子反应生成HgS沉淀，反应离子方程式为：Hg2++S2-=HgS↓，
故答案为：Hg2++S2-=HgS↓；
（3）铝离子水解得到氢氧化铝胶体具有吸附性，吸附HgS颗粒，加快HgS微粒的沉降，
故答案为：铝离子水解得到氢氧化铝胶体具有吸附性，吸附HgS颗粒，加快HgS微粒的沉降；
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．

练习册系列答案
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3．常温下，将Cl2缓慢通入水中至饱和，然后向其中滴加0.1mol/LNaOH溶液．整个实验过程中溶液的pH变化曲线如图所示，不考虑次氯酸分解，下列叙述正确的是（　　）
A．实验过程中用pH试纸测定溶液的pH
B．a～b段，溶液中 $\frac{c（{H}^{+}）}{c（O{H}^{-}）}$ 减小
C．b点对应溶液中：c（Cl-）＞c（H+）＞c（HClO）＞c（ClO-）＞c（OH-）
D．c点对应溶液中：c（Na+）=c（Cl-）+c（ClO-）
4．下列微粒中：①12Mg2+ ② ③NH4+  ④O2-，核外电子总数相同的是（　　）
A．②③④B．①②③④C．①②③D．①③④
1．为鉴别卤代烃中所含卤素原子，现有下列实验操作步骤，正确的顺序是（　　）
①加入AgNO3溶液　②加入少许卤代烃试样　③加热   ④加入5mL 4mol•L-1 NaOH溶液　⑤加入5mL 4mol•L-1 HNO3溶液．
A．②④③①⑤B．②③①④⑤C．②④③⑤①D．②⑤③①④
8．下列递变规律不正确的是（　　）
A．Na．Mg、Al还原性依次减弱B．I2、Br2、Cl2氧化性依次增强
C．原子半径：F＜Mg＜KD．稳定性：PH3＞H2S＞HCl
18．化学与生产、生活、社会密切相关．下列有关说法正确的是（　　）
A．福尔马林可用作食品的保鲜剂
B．“血液透析”利用了胶体的性质
C．气象环境报告中的“PM2.5”是对一种新分子的描述
D．氢氧化钠可作胃酸的中和剂
5．双氧水H2O2可作为矿业废液消毒剂，可以消除采矿业废液中的氰化物（如KCN，其中N元素表现为-3价），化学方程式为：KCN+H2O+H2O2═KHCO3+A↑（已配平）
（1）生成物A的化学式为NH3，该反应中的氧化剂H2O2；
（2）若将KCN改为HCN也类似上述反应，则该反应的化学方程式为HCN+H2O2=CO2↑+NH3↑．
2．目前市场上碱锰电池不能满足需大电流大容量用电的数码相机、摄影机等电子产品的需要，锂离子电池因成本在此方面不具很强的竞争力．而高铁电池能量密度大、体积小、重量轻、寿命长、无污染．功率是民用电池的10～15倍，放电电流是普通电池的3～10倍，性价比极高．已知，以 Zn和K2FeO4为电极材料制作的高铁电池放电时，电池内发生的总反应为：□Zn+□K2FeO4=□ZnO+□Fe2O3+□K2ZnO2
（1）配平上面的化学方程式3Zn+2K2FeO4=ZnO+Fe2O3+2K2ZnO2．
（2）该电池的负极电极反应式为3Zn-6e-+10OH-=ZnO+2ZnO22-+5H2O．放电时负极附近溶液的pH变化是减小（填“增大”、“减小”、“不变”）．
（3）已知铁是26号元素，则1mol FeO42-中含有电子的物质的量为60mol，Na2FeO4是否具有还原性有，原因是K2FeO4中O元素为-2价，化合价可以升高，表现还原性．
（4）制备高铁酸钾可以将Fe（OH）3在碱性条件下与KClO溶液反应，若将该反应设计为原电池，则此电池的负极反应方程式为5OH-+Fe（OH）3-3e-=FeO42-+4H2O．
（5）向1L 1mol/L的K2FeO4中加入足量稀H2SO4酸化，可以产生O2和Fe3+，该反应的离子方程式为4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O．向酸化后溶液中加入一定量的金属铜，使Fe3+和Cu2+浓度相等，若此时溶液密度为1.25g/mL，体积仍为1L，则此时溶液中Cu元素的质量分数约为1.71%．（精确到0.01）
7．下列物质中的杂质（括号中是杂质）分别可以用下列什么方法除去，把字母填到相应的空格上．
A、溶解过滤   B、分液   C、萃取与分液    D、洗气 E、蒸馏  F、加新制CaO再蒸馏   G、结晶或重结晶
（1）酒精（水）F          
（2）壬烷（己烷）E
（3）KNO3（NaCl）G       
（4）溴苯（水）B
（5）甲烷（乙烯）D        
（6）NaCl（泥沙）A
（7）溴水（水）C          
（8）CO2（HCl）D．

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