Question

9．2010年春至2013年连续四年发生在云南省的严重旱情牵动了全国人民的心，引起人们对水资源的再次重视．水是组成生命体的重要化学物质，有关水的反应有很多．
（1）用电子式表示H₂O的形成过程．
（2）在pH=1的水溶液中，①NH₄⁺、Al³⁺、Br^-、SO₄^2-   ②Na⁺、Fe²⁺、Cl^-、NO₃^-
③K⁺、Ba²⁺、Cl^-、NO₃^-  ④K⁺、Na⁺、HCO₃^-、SO₄^2-四组离子中，一定大量共存的是①③（填序号）．
（3）在下列反应中，水仅做氧化剂的是CD（填字母，下同），水既不做氧化剂又不做还原剂的是B．
A．2F₂+2H₂O=4HF+O₂B．2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
C．CaH₂+2H₂O=Ca（OH）₂+2H₂↑    D．3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂
（4）“神舟七号”飞船上的能量主要来自于太阳能和燃料电池，H₂、O₂和KOH的水溶液可形成氢氧燃料电池，负极的电极反应为H₂+2OH?-2e?=2H₂O，反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水，当得到1.8L饮用水时，电池内转移的电子数约为200N_A．

Answer 1

分析 （1）H原子和O原子通过共用电子对形成水分子；
（2）pH=1的溶液呈强酸性，生成气体、沉淀、弱电解质、络合物或发生双水解反应、氧化还原反应的离子之间不能大量共存；
（3）属于氧化还原反应，说明该反应中有电子转移，水制作氧化剂，说明该反应中水中元素得电子化合价降低，水既不是氧化剂又不是还原剂，说明水中各元素化合价不变；
（4）该燃料电池中，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，根据水和转移电子之间的关系式计算转移电子数．

解答 解：（1）H原子和O原子通过共用电子对形成水分子，其形成过程为，
故答案为：；
（2）pH=1的溶液呈强酸性，①NH₄⁺、Al³⁺、Br^-、SO₄^2- 之间不反应，且和氢离子也不反应，所以能大量共存，故正确；
②强酸性条件下，Fe²⁺和NO₃^-能发生氧化还原反应而不能大量共存，故错误；
③K⁺、Ba²⁺、Cl^-、NO₃^-之间不反应且和氢离子也不反应，所以能大量共存，故正确；
④HCO₃^-和氢离子反应生成二氧化碳和水，所以不能大量共存，故错误；
故答案为：①③；
（3）A．2F₂+2H₂O═4HF+O₂ 中F元素化合价由0价变为-1价、O元素化合价由-2价变为0价，所以水是还原剂；
B．2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑中过氧化钠中O元素化合价由-1价变为-2价和0价，水中各元素化合价不变，所以水既不是氧化剂又不是还原剂；
C．CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑ 中H元素化合价由-1价、+1价变为0价，所以水是氧化剂、氢化钙是还原剂；
D．3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂中Fe元素化合价由0价变为+2价和+3价、H元素化合价由+1价变为0价，所以水是氧化剂、Fe是还原剂，
则水只作氧化剂的是CD、水既不作氧化剂又不作还原剂的是B，
故选CD；B；
（4）该燃料电池中，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，电池反应式为2H₂+O₂=2H₂O，1.8L水的质量为1800g，1.8L水的物质的量=$\frac{1800g}{18g/mol}$=100mol，水和转移电子之间的关系式为H₂O--2e^-，生成100mol水转移电子电子数=100mol×2×N_A/mol=200N_A，
故答案为：H₂-2OH^-=2H₂O；200N_A．

点评 本题考查较综合，涉及氧化还原反应、原电池原理、离子共存等知识点，利用基本原理、基本概念分析解答，题目难度中等．