题目内容

8．FeCl3具有净水作用，但腐蚀设备，所以工业上常选用电浮选凝聚法处理污水．其原理是保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）3沉淀．某课外小组用电浮选凝聚法处理污水，设计如图所示装置示意图．
（1）氯化铁能用作水处理剂的原因是Fe3++3H2O=Fe（OH）3（胶体）+3H+，Fe（OH）3胶体能吸附并沉降水中悬浮的物质（用离子方程式及必要的文字说明）；
（2）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣．此时，应向污水中加入适量的C；
A．BaSO4　   B．CH3CH2OH     C．Na2SO4D．NaOH
（3）电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是：ⅠFe-2e-=Fe2+，Ⅱ2H2O-4e-=4H++O2↑；
（4）电极反应Ⅰ和Ⅱ的生成物反应得到Fe（OH）3沉淀的离子方程式是4Fe2++10H2O+O2=4Fe（OH）3↓+8H+；
（5）该燃料电池以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料作电极．为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环（如图）．A物质的化学式是CO2．

分析 （1）氯化铁在水中能水解生成氢氧化铁胶体，Fe（OH）3胶体能吸附并沉降水中悬浮的物质；
（2）能使导电能力增强的电解质必须是易溶于水的，且只能是中性的；
（3）根据阳极电极材料和离子的放电顺序考虑放电的离子，并书写电极反应式；
（4）二价铁离子具有还原性，能被氧气氧化到+3价；
（5）电池是以熔融碳酸盐为电解质，可以循环利用的物质只有二氧化碳．

解答 解：（1）氯化铁在水中能水解生成氢氧化铁胶体，该过程可用离子方程式为：Fe3++3H2O=Fe（OH）3（胶体）+3H+，Fe（OH）3胶体能吸附并沉降水中悬浮的物质，
故答案为：Fe3++3H2O=Fe（OH）3（胶体）+3H+，Fe（OH）3胶体能吸附并沉降水中悬浮的物质；
（2）保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）3沉淀时，加入的使导电能力增强的电解质必须是可溶于水的、显中性的盐，故答案为：C；
（3）电解时铁作阳极，因此主要发生Fe-2e-=Fe2+，同时也发生副反应，即溶液中的OH-失电子被氧化生成O2，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；2H2O-4e-=4H++O2↑；
（4）二价铁离子具有还原性，能被氧气氧化到+3价，得到Fe（OH）3沉淀的离子方程式是：4Fe2++10H2O+O2=4Fe（OH）3↓+8H+，故答案为：4Fe2++10H2O+O2=4Fe（OH）3↓+8H+；
（5）电池是以熔融碳酸盐为电解质，可以循环利用的物质只有二氧化碳，故答案为：CO2．

点评 本题考查了燃料电池的工作原理和原电池和电解池串联的综合知识，难度较大，注意知识的迁移应用是关键．

练习册系列答案
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18．Na2S2O3是重要的化工原料，易溶于水，在中性或碱性环境中稳定．
Ⅰ．制备Na2S2O3•5H2O
反应原理：Na2SO3（aq）+S（s） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3（aq）
实验步骤：
①称取15g Na2SO3加入圆底烧瓶中，再加入80mL蒸馏水．另取5g研细的硫粉，用3mL乙醇润湿，加入上述溶液中．
②安装实验装置（如图1所示，部分夹持装置略去），水浴加热，微沸60min．
③趁热过滤，将滤液水浴加热浓缩，冷却析出Na2S2O3•5H2O，经过滤、洗涤、干燥，得到产品．
回答问题：
（1）硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是使硫粉易于分散到溶液中．
（2）仪器a的名称是冷凝管，其作用是冷凝回流．
（3）产品中除了有未反应的Na2SO3外，最可能存在的无机杂质是Na2SO4．检验是否存在该杂质的方法是取少量产品溶于过量稀盐酸，过滤，向滤液中加BaCl2溶液，若有白色沉淀，则产品中含有Na2SO4．
（4）该实验一般控制在碱性环境下进行，否则产品发黄，用离子反应方程式表示其原因：S2O32?+2H+=S↓+SO2↑+H2O．
Ⅱ．测定产品纯度
准确称取W g产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.100 0mol•L-1碘的标准溶液滴定．反应原理为2S2O32-+I2═S4O62-+2I-
（5）滴定至终点时，溶液颜色的变化：由无色变为蓝色．
（6）滴定起始和终点的液面位置如图2，则消耗碘的标准溶液体积为18.10mL．产品的纯度为（设Na2S2O3•5H2O相对分子质量为M，只列式不计算）$\frac{3.620×1{0}^{-3}M}{W}$×100%．
Ⅲ．Na2S2O3的应用
（7）Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成SO42-，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为S2O32?+4Cl2+5H2O=2SO42?+8Cl?+10H+．
19．科学家用氮化镓材料与铜组装如图所示人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H20合成CH4．下列有关说法正确的是
（　　）
A．该装置中存在两种能量的转换形式
B．电池工作时，H+向负极移动
C．为提高该人工光合系统的工作效率，最好向装置中加入少量盐酸
D．铜电极表面的电极反应式为：C02+8e-+8H+═CH4+2H20
16．已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大．其中基态A原子价电子排布式为nsnnpn+1；化合物B2E为离子化合物，E原子核外的M层中只有两对成对电子；C元素是地壳中含量最高的金属元素；D单质常用于制作太阳能电池和集成电路芯片；F原子最外层电子数与B的相同，其余各内层轨道均充满电子．请根据以上信息，回答下列问题（答题时，A、B、C、D、E、F用所对应的元素符号表示）：
（1）A、B、E的第一电离能由小到大的顺序为Na＜S＜N．
（2）氢化物A2H4分子中A原子采取sp3杂化．
（3）元素F在周期表的位置为第四周期第IB族，二价阳离子F2+与过量的A的简单氢化物的水溶液反应的离子方程式为Cu2++4NH3•H2O=[Cu（NH3）4]2++4H2O．
（4）元素A和C可形成一种新型化合物材料，其晶体具有很高的硬度和熔点，其化合物中所含的化学键类型为共价键．
（5）A、F形成某种化合物的晶胞结构如图所示的立方晶胞（其中A显-3价，每个球均表示1个原子），则其化学式为Cu3N．设阿伏伽德罗常数为NA，距离最近的两个F原子的核间距为a cm，则该化合物的晶胞密度为（用含a和NA的代数式表示）$\frac{103\sqrt{2}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm3．
3．下列过程属于物理变化的是（　　）
A．平行光照射胶体产生丁达尔效应B．紫外线照射下，液态蛋白质凝固
C．铁在潮湿的空气中生锈D．铝遇到冷的浓硝酸溶液发生钝化
13．下列物质暴露在空气中，会发生风化的是（　　）
A．食盐B．石碱C．烧碱D．氧化钙
20．实验室用苯和浓硝酸、浓硫酸发生反应制取硝基苯的装置如图所示．回答下列问题：
（1）反应需在50℃～60℃的温度下进行，图中给反应物加热的方法是水浴加热，其优点是受热均匀、和温度便于控制；
（2）在配制混合酸时应将浓硫酸加入到浓硝酸中去；
（3）该反应的化学方程式是；反应类型：取代反应
（4）由于装置的缺陷，该实验可能会导致的不良后果是苯、浓硝酸等挥发到空气中，造成污染．
（5）反应完毕后，除去混合酸，所得粗产品用如下操作精制：
①蒸馏   ②水洗   ③用干燥剂干燥    ④用10%NaOH溶液洗   ⑤水洗
正确的操作顺序是B．
A．①②③④⑤B．②④⑤③①C．④②③①⑤D．②④①⑤③
17．某实验小组把CO2通入饱和Na2CO3溶液制取NaHCO3，装置如图所示（气密性已检验，部分夹持装置略）：

（1）D中产生NaHCO3的化学方程式是Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3．
（2）请结合化学平衡移动原理解释B中溶液的作用CO2在水中存在平衡：CO2+H2O?H2CO3?HCO3-+H+，有H2SO4存在时，可使上述平衡向左移动，从而减少CO2在水中的溶解，同时吸收挥发出来的HCl气体．
（3）当D中有大量白色固体析出时，停止实验，将固体过滤、洗涤、干燥备用．为确定固体的成分，实验小组设计方案如下（称取一定质量的固体，配成1000mL溶液作为样液，其余固体备用）：
①方案1：取样液与澄清的Ca（OH）2溶液混合，出现白色沉淀．
实验小组对现象产生的原理进行分析，认为该方案不合理，理由是Na2CO3和NaHCO3都能跟Ca（OH）2溶液发生反应生成白色沉淀，无法确定固体的成分中是否含有NaHCO3．
②方案2：取样液与BaCl2溶液混合，出现白色沉淀并有气体产生．
实验小组认为固体中存在NaHCO3，其离子方程式是2HCO3-+Ba2+=BaCO3↓+CO2↑+H2O．
该小组认为不能确定是否存在Na2CO3，你认为该结论是否合理？合理．
③方案3：实验小组中甲、乙同学利用NaHCO3的不稳定性进行如下实验：
甲同学：取样液400mL，用pH计测溶液pH，再水浴加热蒸发至200mL，接下来的操作是冷却到室温，加水至溶液体积为400mL，再次测定pH，结果表明白色固体中存在NaHCO3．为进一步证明白色固体是否为纯净的NaHCO3，结合甲同学实验，还应补充的实验是取相同质量的纯净的NaHCO3配成1000mL溶液，取400mL，重复甲的实验，进行对照．
乙同学：利用仪器测定了固体残留率随温度变化的曲线，如图所示．
a．根据A点坐标得到的结论是白色固体为NaHCO3．
b．根据B点坐标，计算残留固体中n（NaHCO3：n（Na2CO3））=71：42．
（残留率=$\frac{剩余固体的质量}{原始固体的质量}$×100%）
通过上述实验，该小组认为，可以向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2制备NaHCO3．
18．下列关于浓H2SO4的说法正确的是（　　）
A．是一种无色粘稠状的液体B．常温下使Cu发生钝化
C．使蔗糖变黑体现其吸水性D．可用于干燥氨气

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