Question

17．（一）發(fā)生在天津港“8•12”特大火災(zāi)爆炸事故，再一次引發(fā)了人們對(duì)環(huán)境問題的關(guān)注．
（1）為了減少空氣中SO₂的排放，常采取的措施是將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料．
已知：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-241.8kJ•mol^-1
C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₂=-110.5kJ•mol^-1
則焦炭與水蒸氣反應(yīng)生成CO的熱化學(xué)方程式為C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+13l.30kJ•mol^-1．
（2）由于CaC₂、金屬鈉、金屬鉀等物質(zhì)能夠跟水反應(yīng)給災(zāi)后救援工作帶來了很多困難．如果在實(shí)驗(yàn)室，你處理金屬鈉著火的方法是用沙土撲滅．
（3）事故發(fā)生后，爆炸中心區(qū)、爆炸區(qū)居民樓周邊以及海河等處都受到了嚴(yán)重的氰化物污染．處理NaCN的方法是：用NaClO在堿性條件下跟NaCN反應(yīng)生成無毒害的物質(zhì)，試寫出該反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式2OH^-+2CN^-+5ClO^-=2CO₃^2-+5Cl^-+H₂O+N₂↑．
（4）電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染．電化學(xué)降解NO₃^-的原理如圖1所示，電源正極為a（填“a”或“b”）；若總反應(yīng)為4NO₃^-+4H⁺═5O₂↑+2N₂↑+2H₂O，當(dāng)陰極產(chǎn)生1mol氣體時(shí)，則陰極溶液的質(zhì)量減輕18g．
（二）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑．
（5）一定條件下Fe（OH）₃與KClO在KOH溶液中反應(yīng)可制得K₂FeO₄，目前，人們針對(duì)K₂FeO₄的穩(wěn)定性進(jìn)行了大量的探索，并取得了一定的進(jìn)展．下列物質(zhì)中有可能提高化合物K₂FeO₄水溶液穩(wěn)定性的是B
A．亞硫酸鈉       B．KOH        C．醋酸        D．Fe（NO₃）₃
（6）從環(huán)境保護(hù)的角度看，制備K₂FeO₄較好的方法為電解法，其裝置如上圖2所示．電解過程中陽極的電極反應(yīng)式為Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）蓋斯定律的內(nèi)容為：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱值與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)；根據(jù)蓋斯定律，用第一個(gè)熱化學(xué)方程式減去第二個(gè)熱化學(xué)方程式可得焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（2）金屬鈉可以和水以及空氣中的成分：氧氣、氮?dú)�、二氧化碳之間反應(yīng)，據(jù)此回答；
（3）NaClO在堿性條件下跟NaCN反應(yīng)生成氮?dú)�；雙氧水將廢水中的CN^-氧化成無毒的物質(zhì)；
（4）由圖示知在Ag-Pt電極上NO₃^-發(fā)生還原反應(yīng)，因此Ag-Pt電極為陰極，則b為負(fù)極，a為電源正極；陰極反應(yīng)是NO₃^-得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N₂，利用電荷守恒與原子守恒計(jì)算；
（5）K₂FeO₄中鐵元素化合價(jià)為+6價(jià)，價(jià)態(tài)高，+6價(jià)的Fe元素易得電子表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，可殺菌消毒；還原產(chǎn)物Fe元素為+3價(jià)，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉；在常溫和干燥的條件下，化合物K₂FeO₄可以穩(wěn)定的存在，但它在水溶液中不穩(wěn)定等分析如何提高K₂FeO₄水溶液穩(wěn)定性；
（6）電解時(shí)陽極Fe失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答 解：（1）已知：①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）；△H=-241.81kJ•mol^-1，
②C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）；△H=-110.51kJ•mol^-1，
利用蓋斯定律，將②-①可得：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g），△H=（-110.5kJ/mol）-（-241.8kJ/mol）=+13l.3 kJ/mol，
所以焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）；△H=+13l.30kJ•mol^-1，
故答案為：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+13l.30kJ•mol^-1；
（2）金屬鈉可以和水以及空氣中的成分：氧氣、氮?dú)�、二氧化碳之間反應(yīng)，件數(shù)鈉著火，可以用沙土撲滅，故答案為：用沙土撲滅；
（3）NaClO在堿性條件下跟NaCN反應(yīng)生成氮?dú)�，反�?yīng)的離子反應(yīng)方程式：2OH^-+2CN^-+5ClO^-=2CO₃^2-+5Cl^-+H₂O+N₂↑；雙氧水將廢水中的CN^-氧化成無毒的物質(zhì)，得到CN^-被氧化后的產(chǎn)物為HCO₃^-（或CO₃^2-）、N₂，故答案為：2OH^-+2CN^-+5ClO^-=2CO₃^2-+5Cl^-+H₂O+N₂↑；
（4）由圖示知在Ag-Pt電極上NO₃^-發(fā)生還原反應(yīng)，因此Ag-Pt電極為陰極，則b為負(fù)極，a為電源正極，在陰極反應(yīng)是NO₃^-得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N₂，利用電荷守恒與原子守恒知有H₂O參與反應(yīng)且有水生成，所以陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂+6H₂O，總反應(yīng)為4NO₃^-+4H⁺═5O₂↑+2N₂↑+2H₂O，當(dāng)陰極產(chǎn)生1mol氣體時(shí)，則溶液的質(zhì)量減輕相當(dāng)于是1mol氧原子，質(zhì)量是18g，故答案為：a；18；
（5）A．亞硫酸鈉具有還原性，會(huì)被高鐵酸鉀氧化，故A錯(cuò)誤；
B．高鐵酸鉀在堿性條件下生成，故B正確；
C．高鐵酸鉀在水溶液中不穩(wěn)定，與酸反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；
D．在常溫和干燥的條件下，高鐵酸鉀可以穩(wěn)定的存在，但它在水溶液中不穩(wěn)定，故D錯(cuò)誤；
故答案為：B；
（6）Na₂FeO₄能消毒、凈水的原因高價(jià)鐵具有氧化性，能消毒殺菌，生成Fe³⁺形成膠體，具有吸附懸浮物的凈水的作用，電解時(shí)陽極Fe失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題反應(yīng)熱和反應(yīng)方程式書寫電解池及難溶電解質(zhì)的相關(guān)知識(shí)，注意知識(shí)的歸納和梳理是關(guān)鍵，難度中等．