Question

2．2010年春，发生在滇、黔、桂、渝、川等省的严重旱情牵动了全国人民的心．水是组成生命体的重要化学物质，有关水的反应有很多．
（1）水分子自身作用会生成阴、阳两种离子，其中阳离子的电子式是．
（2）在由水电离产生的c（H⁺）=1×10^-14 mol•L^-1的溶液中，
①NH₄⁺、Al³⁺、Br^-、SO₄^2-
②Na⁺、Mg²⁺、Cl^-、NO₃^-
③K⁺、Ba²⁺、Cl^-、NO₃^-  
④K⁺、Na⁺、HCO₃^-、SO₄^2-
四组离子中，一定可以大量共存的是③（填序号，下同），可能大量共存的是①②．
（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AB．
A．Cl₂+H₂O=HCl+HClO
B．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2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，电极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．
（5）如图是某品牌饮用矿泉水标签的部分内容．请认真阅读标签内容后计算．

①该矿泉水中镁离子的物质的量浓度的最大值是2×10^-4mol•L^-1；
②一瓶合格的这种矿泉水中硫酸根离子的物质的量不能超过1×10^-4 mol．

Answer 1

分析 （1）两个水分子自身作用会生成阴、阳两种离子，阳离子为H₃O⁺；
（2）由水电离产生的c（H⁺）=1×10^-14mol•L^-1的溶液，水的电离受到抑制，溶液可能呈碱性，也可能呈酸性，结合离子的性质判断；
（3）水仅做氧化剂，则水中H元素的化合价降低；水既不做氧化剂又不做还原剂，则水中H、O元素的化合价均不变化；
（4）H₂、O₂和KOH的水溶液可形成氢氧燃料电池，负极上氢气失去电子；结合物质的量及2H₂+O₂=2H₂O计算转移电子；
（5）①由信息可知镁离子的浓度最大为4.8mg/L；
②酸根离子的浓度最大为19.2mg/L．

解答 解：（1）两个水分子自身作用会生成阴、阳两种离子，阳离子为H₃O⁺，其电子式为，故答案为：；
（2）由水电离产生的c（H⁺）=1×10^-14mol•L^-1的溶液，水的电离受到抑制，溶液可能呈碱性，也可能呈酸性，
①酸性条件下不发生任何反应，可大量共存，但碱性条件下NH₄⁺、Al³⁺不能大量共存；
②酸性条件下不发生任何反应，可大量共存，但碱性条件下Mg²⁺不能大量共存；
③溶液无论呈酸性还是碱性，离子之间都不发生任何反应，可大量共存；
④溶液无论呈酸性还是碱性，HCO₃^-离子都不能大量存在．
故答案为：③；①②；
（3）A．Cl₂+H₂O═HCl+HClO中，只有Cl元素的化合价变化，水既不是氧化剂也不是还原剂；
B．2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑中，只有过氧化钠中O元素的化合价变化，水既不是氧化剂也不是还原剂；
C．CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑中，水中H元素的化合价降低，则水为氧化剂；
D．3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂中，水中H元素的化合价降低，则水为氧化剂，
故答案为：CD；AB；
（4）H₂、O₂和KOH的水溶液可形成氢氧燃料电池，负极上氢气失去电子，负极反应为2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，得到1.8L饮用水时，水的物质的量为$\frac{1.8×1{0}^{3}g}{18g/mol}$=100mol，由2H₂+O₂=2H₂O中转移4e^-可知，转移电子数为100mol×2×N_A=200N_A，
故答案为：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；200N_A；
（5）①由信息可知镁离子的浓度最大为4.8mg/L，物质的量浓度为$\frac{\frac{4.8×1{0}^{-3}}{24}mol}{1L}$=2×10^-4mol•L^-1，
故答案为：2×10^-4mol•L^-1；
②酸根离子的浓度最大为19.2mg/L，则500mL时硫酸根离子为0.5L×19.2mg/L=9.6mg，其物质的量为$\frac{9.6×1{0}^{-3}g}{96g/mol}$=1×10^-4mol，
故答案为：1×10^-4．

点评 本题考查较综合，涉及离子共存、氧化还原反应、原电池及物质的量浓度的计算等，注重高频考点的考查，综合性较强，题目难度中等．