题目内容

13．海洋约占地球表面积的71%，海水资源的利用具有广阔的前景，例如目前世界上60%的镁就是从海水中提取的．某研究性学习小组在实验室利用海水晒盐后的盐卤（主要含Na+、Mg2+、Cl-、Br-等）模拟工业生产提取镁，主要步骤如下：

回答下列问题：
（1）从节约成本的角度考虑，试剂①可以选用Ca（OH）2 （填化学式）．
已知：25℃时，Ksp[Mg（OH）2]=1.0×10-11．现在25℃条件下，加入试剂①调节下盐卤中的c（Mg2+）≤1.0×10-5mol/L，则此时溶液的pH不小于11．
（2）从操作①得到的Mg（OH）2沉淀中可能混有少量的Ca（OH）2，除去少量该物质的方法是先将沉淀加入到盛有MgCl2 溶液的烧杯中，充分搅拌后经过滤、洗涤可得纯净的Mg（OH）2
（3）MgCl2溶液可以转变成MgCl2•6H2O 晶体，操作②为蒸发浓缩、冷却结晶．
（4）MgCl2•6H2O 晶体经操作③脱水可制无水MgCl2，但加热脱水时需在HCl气体 气氛中进行，原因是MgCl2+2H2O?Mg（OH）2↓+2HCl   （用化学方程式解释）．
（5）经研究，学习小组设计了如图装置，选取石墨和不锈钢做电极材料，用电解的方法完成了操作④；
①通入O2的一极的电极反应为O2+4e-+4H+=H2O；
②不锈钢电极做阴 极（填电极名称）；
③若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式Mg+2H2O=Mg（OH）2↓+H2↑．

分析 根据题中工业流程图可知，海水中加入碱，使镁离子沉淀，得到氢氧化镁，氢氧化镁溶于盐酸得氯化镁溶液，氯化镁溶液在酸性条件下蒸发得无水氯化镁，电解熔融的氯化镁可得镁，
（1）试剂1是沉淀镁离子生成氢氧化镁的碱，成本分析可以利用贝壳煅烧得到的氧化钙溶于水得到氢氧化钙沉淀镁离子，结合溶度积常数计算溶液中氢氧根离子浓度，得到溶液PH；
（2）氢氧化钙微溶于水，生成的氢氧化镁沉淀中含有氢氧化钙，除去少量该物质的方法是加入氯化镁溶液，充分搅拌后经过滤、洗涤可得纯净氢氧化镁；
（3）溶液中得到溶质固体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤等；
（4）氯化镁水解生成氢氧化镁和盐酸，为抑制水解需要在氯化氢气流中加热失去结晶水；
（5）分析装置图可知氢氧燃料电池中通入氧气的一个电极为正极，通入氢气的电极为负极，所以a为阳极，b为阴极，若有少量水存在会造成产品镁的消耗是镁和水反应生成氢氧化镁和氢气．

解答 解：（1）从节约成本的角度考虑，试剂①可以选用Ca（OH）2，已知：25℃时，Ksp[Mg（OH）2]=1.0×10-11．现在25℃条件下，加入试剂①调节下盐卤中的c（Mg2+）≤1.0×10-5mol/L，Ksp[Mg（OH）2]=c（Mg2+）c2（OH-）=1.0×10-11．c（OH-）=$\sqrt{\frac{Ksp}{c（M{g}^{2+}）}}$=$\sqrt{\frac{1.0×1{0}^{-11}}{1.0×1{0}^{-5}}}$=10-3mol/L，c（H+）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-3}}$=10-11mol/L，则此时溶液的pH不小于11，
故答案为：Ca（OH）2； 11；
（2）操氢氧化钙微溶于水，作①得到的Mg（OH）2沉淀中可能混有少量的Ca（OH）2 ，除去少量该物质的方法是先将沉淀加入到盛有MgCl2溶液的烧杯中，充分搅拌后经过滤、洗涤可得纯净的Mg（OH）2，
故答案为：Ca（OH）2；  MgCl2；
（3）MgCl2溶液可以转变成MgCl2•6H2O 晶体，操作②为：蒸发浓缩、冷却结晶，
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（4）MgCl2•6H2O 晶体经操作③脱水可制无水MgCl2，氯化镁水解的化学方程式为：MgCl2+2H2O?Mg（OH）2↓+2HCl，为抑制氯化镁的水解，加热脱水时需在HCl气体气氛中进行，
故答案为：HCl气体；MgCl2+2H2O?Mg（OH）2↓+2HCl；
（5）分析装置图可知氢氧燃料电池中通入氧气的一个电极为正极，通入氢气的电极为负极，所以a为阳极，b为阴极，若有少量水存在会造成产品镁的消耗是镁和水反应生成氢氧化镁和氢气，
①通入O2的一极的电极反应为O2+4e-+4H+=H2O，
故答案为：O2+4e-+4H+=H2O；
②选取石墨和不锈钢做电极材料，电解熔融氯化镁，不锈钢为活性电极做阴极才能实现电解熔融氯化镁，
故答案为：阴；
③若有少量水存在会造成产品镁的消耗是镁和水反应生成氢氧化镁和氢气，反应的化学方程式为：Mg+2H2O=Mg（OH）2↓+H2↑，
故答案为：Mg+2H2O=Mg（OH）2↓+H2↑．

点评 本题考查了海水资源的利用、海水提镁的过程分析判断、原电池原理和电解池原理的理解，掌握基础是解题关键，提镁难度中等．

练习册系列答案
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2．下列有关化学键和化合物的叙述正确的有几个（　　）
①共价化合物中只有共价键，离子化合物中一定有离子键
②只含共价键的物质一定是共价化合物
③离子化合物中一定有非金属元素
④离子键和极性键只存在于化合物中
⑤非金属原子间不可能形成离子键
⑥稀有气体中不存在共价键．
A．2 个B．3个C．4个D．5个
4．现用邻苯二甲酸氢钾标准溶液来测定某NaOH溶液的浓度，进行如下操作：
步骤I：用天平精确称取5.207 g邻苯二甲酸氢钾（相对分子质量为204.2）固体配成 250 mL标准溶液．
步骤Ⅱ：移取25.00 mL标准溶液于250 mL锥形瓶中，加入1～2滴酚酞试液，用NaOH待测溶液滴定至终点．再按上述方法重复操作2次．
（1）操作I中，所得邻苯二甲酸氢钾标准溶液的物质的量浓度是0.1020 mol/L．
（2）滴定结果记录如下：
滴定次数标准溶液的体积/mL待测溶液的体积
滴定前刻度/mL滴定后刻度/mL
125.001.0221.04
225.002.0021.98
325.000.2020.20
①滴定过程中发生反应的化学方程式是（有机物写结构简式）．
②待测NaOH溶液的物质的量浓度为0.1275 mol/L．
（3）根据步骤Ⅱ填空：
①碱式滴定管用蒸馏水洗涤后，直接加入NaOH待测溶液进行滴定，则测得NaOH溶液的浓度偏低（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
②锥形瓶用蒸馏水洗涤后，水未倒尽，则滴定时用去NaOH待测溶液的体积无影响（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
③滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察锥形瓶内溶液颜色的变化．
④滴定终点时溶液的颜色如何变化？由无色变为浅红色，半分钟内不褪色．
1．某无色混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种，将此混合气体通过品红溶液后，溶液褪色，把剩余气体通入装有空气的装置中，很快变为红棕色．对原混合气体成分判断正确的是（　　）
A．肯定有SO2和NOB．肯定没有NO2和O2，可能有Cl2
C．可能有Cl2和O2D．肯定只有NO
8．设NA为阿伏伽德罗常数，下列说法正确的是（　　）
A．标准状况下，5.6LCO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NA
B．2.0gH218O与D2O的混合物中所含中子数为NA
C．1molFeBr2与足量的氯气反应时转移的电子数为2NA
D．25℃时pH=11的Na2CO3溶液中水电离出的OH-的数目为0.001NA
18．甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料．以CO2和H2为原料生产甲醇时，同时发生下列两个反应，反应的热化学方程式如下：
I．CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H1=-58.0kJ•mol-1
II．CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H2=+41.0kJ•mol-1
（1）上述两个反应中，在热力学上趋势较大的是I（填反应代号）．
（2）图1中表示反应II平衡常数K随温度变化关系的曲线为b（填曲线标记字母），其判断依据是反应II为吸热反应，升高温度，平衡向右移动，平衡常数增大．

（3）CO和H2反应也可生成气态甲醇．相关的化学键键能数据如下：
化学键H-HC-OC≡OH-OC-H
E/（kJ•mol-1）4363431076465x
①则x=413．
②CO和H2生成甲醇的反应，体系总压强为P MPa恒定，在温度T时，起始$\frac{n（CO）}{n（{H}_{2}）}$=$\frac{1}{2}$，若到达平衡时，CO的转化率为50%，则平衡常数Kp=$\frac{4}{{p}^{2}}$（MPa）-2（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）．
（4）某实验室控制CO2和H2初始投料比为1：2.2．在相同压强下，发生I、II两个反应，经过相同反应时间测得如下实验数据：
T（K）催化剂CO2转化率（%）甲醇选择性（%）
543Cat.112.342.3
543Cat.210.972.7
【备注】Cat.1：Cu/ZnO纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比．
①有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有D．
A．使用催化剂Cat.1          B．增大CO2和H2的初始投料比
C．使用催化剂Cat.2          D．投料比不变，增加反应物的浓度
②在图2中分别画出反应I在无催化剂、有 Cat.1、有Cat.2 三种情况下能量与反应过程变化关系的曲线图．
3．化学工业中会产生大带含铬废水，需进行无害化处理检测达标后才能排放．
（1）工业常用NaHSO3还原法处理，方法如下：向酸性废水中加入NaHSO3使Cr2O72-还原成为Cr3+，然后加入熟石灰调节废水的pH，使Cr3+完全沉淀．
①写出NaHSO3与Cr2O72-反应的离子方程式：3HSO3-+Cr2O72-+5H+=2Cr3++3SO42-+4H2O．
②已知25℃时Ksp=6.4×10-31．若除去废水中Cr3+，使其浓度小于1×10-5 mol•L-1，此时溶液中的c（H+）＜2.5×10-6mol•L-1
（2）废水中铬元素总浓度的测定方法如下：向一定量含Cr2O72-和Cr3+的酸性废水样中加入足量（NH4）2S2O8溶液将Cr3+氧化成Cr2O72-，煮沸除去过量的（NH4）2S2O8；再加入过量的KI溶液，Cr2O72-与I-完全反应后生成Cr3+和I2后，以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点．测定过程中物质的转化关系如下：

①上述操作过程中，若无煮沸操作，则测定的铬元素总浓度会偏大（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
②准确移取含Cr2O72-和Cr3+的酸性废水样100.00mL，按上述方法测定废水样中铬元素总浓度，消耗0.01000mol•L-1的Na2S2O3标准溶液13.50mL．计算该废水中铬元素总浓度（以mg•L-1表示），写出计算过程．23.40mg•L-1．
20．下列分子中没有化学键的是（　　）
A．HeB．CH4C．H2D．CO2
1．图1为甲烷和O2构成的燃料电池示意图，电解质为KOH溶液，图2为电解AlCl3溶液的装置，电极材料均为石墨．用该装置进行实验，反应开始后观察到x电极附近出现白色沉淀．下列说法正确的是（　　）
A．图1中电解质溶液的pH增大
B．图2中电解AlCl3溶液的总反应为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH-
C．A处通入的气体为CH4，电极反应式为CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O
D．电解池中Cl-向x极移动

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