题目内容
如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回
答相关问题：
(1)甲烷燃料电池负极反应式是______________________ __________________________________________________。
(2)石墨(C)极的电极反应式为________________ __________________________。
(3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为________L；丙装置中阴极析出铜的质量为________g。
(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如图所示)。
若用于制漂白液，a为电池的____极，电解质溶液最好用______。
若用于制Fe(OH)2，使用硫酸钠作电解质溶液，阳极选用________作电极。
解析 (1)甲烷燃料电池负极上发生氧化反应，即甲烷在负极上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化的产物为碳酸钾，负极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO
＋7H2O。(2)原电池的负极与电解池的阴极相接，铁极为阴极，则C极为阳极，在C极上发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。(3)n(O2)＝
＝0.1 mol，甲池中正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，由电子守恒知，经过甲、乙、丙装置的电子的总物质的量为0.4 mol。乙池中的铁极与甲池的负极相连，铁极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，n(H2)＝
＝0.2 mol，V(H2)＝0.2 mol×22.4 L·mol－1＝4.48 L。丙池中精铜为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu)＝＝0.2 mol，m(Cu)＝0.2 mol×64 g·mol－1＝12.8 g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸盐，制备原理是2Cl－＋2H2O
2OH－＋Cl2↑＋H2↑，Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，气体与液体反应，最好采用逆向接触，即气体在下端产生，碱溶液在上端生成，使其充分反应，所以该装置的下端为阳极，上端为阴极，阴极与电源负极相连，故a极为负极。生活中常见且廉价的氯化物是氯化钠，故电解质溶液最好用饱和氯化钠溶液。若制备氢氧化亚铁，用硫酸钠溶液作电解质溶液，选用铁作阳极。
答案 (1)CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O
(2)2Cl－－2e－===Cl2↑ (3)4.48 12.8
(4)负 饱和氯化钠溶液或食盐水 铁
某工业废水仅含下表中的某些离子，且各种离子的物质的量浓度相等，均为0.1 mol/L(此数值忽略水的电离及离子的水解)。
| 阳离子 | K＋ | Ag＋ | Mg2＋ | Cu2＋ | Al3＋ | NH |
| 阴离子 | Cl－ | CO | NO | SO | SiO | I－ |
甲同学欲探究废水的组成，进行了如下实验：
Ⅰ.取该无色溶液5 mL，滴加一滴氨水有沉淀生成，且离子种类增加。
Ⅱ.用铂丝蘸取溶液，在火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，无紫色火焰。
Ⅲ.另取溶液加入过量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色。
Ⅳ.向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成。
请推断：
(1)由Ⅰ、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是______。
(
2)Ⅲ中加入盐酸生成无色气体的离子方程式是________________。
(3)甲同学最终确定原溶液中所含阳离子有________，阴离子有________；并据此推测原溶液应该呈________性，原因是________________________(请用离子方程式说明)。
(4)另取100 mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，此过程中涉及的离子方程式为_____________________________________________________
___________________________________________________________。
充分反应后过滤，洗涤，灼烧沉淀至恒重，得到的固体质量为________g。
H2SO4(l)＋NaOH(l)===
l
硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。回答下列问题：
(1)基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为______，该能层具有的原子轨道数为______，电子数为________。
(2)硅主要以硅酸盐、________等化合物的形式存在于地壳中。
(3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以________相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献________个原子。
(4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4，该反应的化学方程式为_____________________________________________________________。
(5)碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：
| 化学键 | C—C | C—H | C—O | Si—Si | Si—H | Si—O |
| 键能/ (kJ·mol－1) | 356 | 413 | 336 | 226 | 318 | 452 |
①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是___________________________________________________。
②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是
_______________________________________________________。
(6)在硅酸盐中，SiO
四面体(如图a)通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网
状四大类结构型式。图b为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为________，Si与O的原子数之比为________，化学式为________。
少量杂质铁，利用电解法可回收WC和Co。工艺流程简图如下：
利用实验器材(规格和数量不限)能完成相应实验的一项是 ( )
| 选项 | 实验器材(省略夹持装置) | 相应实验 |
| A | 烧杯、玻璃棒、蒸发皿 | CuSO4溶液的浓缩结晶 |
| B | 烧杯、玻璃棒、胶头滴管、滤纸 | 用盐酸除去BaSO4中少量的BaCO3 |
| C | 烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶 | 用固体NaCl配制 0.5 mol·L－1的溶液 |
| D | 烧杯、玻璃棒、胶头滴管、分液漏斗 | 用溴水和CCl4除去NaBr溶液中少量的NaI |