Question

Ⅰ．沿海地區(qū)有著豐富的海水資源，海水中主要含有Na^＋、K^＋、Ca^2＋、Mg^2＋、Cl^－、SO₄^2－、Br^－、CO₃^2－、HCO₃^－等離子。合理利用資源和保護(hù)環(huán)境是可持續(xù)發(fā)展的重要保證。
（1）海水經(jīng)過處理后可以得到無水氯化鎂，無水氯化鎂是工業(yè)制取鎂的原料。試寫出電解熔融氯化鎂制取金屬鎂的化學(xué)反應(yīng)方程式                                。
（2）某化工廠生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生含有Cu^2＋和Pb^2＋的污水。排放前擬用沉淀法除去這兩種離子，根據(jù)下列數(shù)據(jù)，你認(rèn)為投入          （選填“Na₂S”或“NaOH”）效果更好。

難溶電解質(zhì)	Cu(OH)2	CuS	Pb(OH)2	PbS
Ksp	4．8×10－20	6．3×10－36	1．2×10－15	1．0×10－28

 
（3）火力發(fā)電在我國的能源利用中占較大比重，但是排放出的SO₂會(huì)造成一系列環(huán)境和生態(tài)問題。利用海水脫硫是一種有效的方法，其工藝流程如下圖所示：

①天然海水的pH≈8，試用離子方程式解釋天然海水呈弱堿性的原因         （任寫一個(gè)）。
②某研究小組為探究提高含硫煙氣中SO₂吸收效率的措施，進(jìn)行了天然海水吸收含硫煙氣的模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。

請(qǐng)你根據(jù)圖示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，就如何提高一定濃度含硫煙氣中SO₂的吸收效率，提出一條合理化建議：   。
③天然海水吸收了含硫煙氣后會(huì)溶有H₂SO₃、HSO₃^－等分子或離子，使用氧氣將其氧化的化學(xué)原理是                  （任寫一個(gè)化學(xué)方程式或離子方程式）。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水與之混合后才能排放，該操作的主要目的是                        。
Ⅱ．能源是人類生存和發(fā)展的重要支柱。研究化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化在能源緊缺的今天具有重要的理論意義。已知下列熱化學(xué)方程式
①2H₂(g)+O₂(g)＝2H₂O(l)    H＝－570kJ/mol；
②H₂(g)+1/2O₂(g)＝H₂O(g)   H＝－242kJ/mol；
③C(s)+1/2O₂(g)＝CO(g)    H＝—110．5kJ/moL；
④C(s)+O₂(g)＝CO₂(g)       H＝—393．5kJ/moL；
⑤CO₂(g)+2H₂O(g)＝2CH₄(g)+2 O₂(g) H＝+890kJ/moL
回答下列問題
（1）上述反應(yīng)中屬于吸熱反應(yīng)的是               。
（2）H₂的燃燒熱為△H＝               。
（3）蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義。有些反應(yīng)的反應(yīng)熱雖然難直接測(cè)定，但可通過間接的方法求得。已知C(s) + H₂O(g)＝H₂(g)+ CO(g)    H＝akJ/moL；則a＝        ；該反應(yīng)的熵S        0(選填“＞”、“＝”、“＜”)；已知自由能G＝H—TS，當(dāng)G＜0時(shí)可自發(fā)進(jìn)行。則該反應(yīng)在什么條件下可自發(fā)進(jìn)行__________________。
（4）CO分析儀以燃料電池為工作原理，其裝置如圖所示，該電池中電解質(zhì)為氧化釔－氧化鈉，其中O^2-可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動(dòng)。下列說法錯(cuò)誤的是     。

A．負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CO+O^2—―2e^-＝CO₂
B．工作時(shí)電極b作正極，O^2—由電極a流向電極b
C．工作時(shí)電子由電極a通過傳感器流向電極b
D．傳感器中通過的電流越大，尾氣中CO的含量越高

Answer 1

（共15分）Ⅰ、（1）  MgCl₂（熔融）Mg＋Cl₂↑1分 （2）   Na₂S      1分
（3）①CO₃^2－＋H₂OHCO₃^－＋OH^－或 HCO₃^－＋H₂O H₂CO₃＋OH^－      1分
②降低含硫煙氣的溫度（或減小含硫煙氣的流速）。       1分
③2H₂SO₃＋O₂＝4H^＋＋2SO₄^2－（或2H₂SO₄）或2HSO₃^－＋O₂＝2H^＋＋2SO₄^2－；2分
中和、稀釋經(jīng)氧氣氧化后海水中生成的酸（H⁺），減少污染。1分
Ⅱ、（1） ⑤    1分  （2）－285kJ/mol   1分
（3）＋131.5   2分 ＞  1分 高溫   1分 （4）B    2分

試題分析：I、（1）鎂是活潑的金屬，冶煉時(shí)需要通過電解熔融的氯化鎂進(jìn)行，反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgCl₂（熔融）Mg＋Cl₂↑。
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，氯化銅與硫化汞的溶度積常數(shù)分別遠(yuǎn)小于氫氧化銅與氫氧化汞的溶度積常數(shù)，所以沉淀劑最好選擇硫化鈉。
（3）①由于海水中含有CO₃^2－、HCO₃^－等離子，二者均水解使海水顯堿性，反應(yīng)的離子方程式為CO₃^2－＋H₂OHCO₃^－＋OH^－或 HCO₃^－＋H₂O H₂CO₃＋OH^－。
②根據(jù)圖像可知，溫度越高，SO₂的吸收率越小。在溫度相同時(shí)，煙氣速率越小，SO₂的吸收率越大，所以合理建議應(yīng)該是降低含硫煙氣的溫度（或減小含硫煙氣的流速）。
③由于H₂SO₃、HSO₃^－等分子或離子均具有還原性，易被氧化為SO₄^2－，反應(yīng)的離子方程式為2H₂SO₃＋O₂＝4H^＋＋2SO₄^2－（或2H₂SO₄）或2HSO₃^－＋O₂＝2H^＋＋2SO₄^2－；由于反應(yīng)后溶液的酸性增強(qiáng)，所以氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水與之混合后才能排放，該操作的主要目的是中和、稀釋經(jīng)氧氣氧化后海水中生成的酸（H⁺），減少污染。
Ⅱ、（1）在熱化學(xué)方程式中△H＜0表示反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＞0表示反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以上述反應(yīng)中屬于吸熱反應(yīng)的是⑤，其余均是放熱反應(yīng)。
（2）燃燒熱是在一定條件下，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，所以H₂的燃燒熱為△H＝－570kJ/mol÷2＝－285kJ/mol。
（3）已知②H₂(g)+1/2O₂(g)＝H₂O(g)   △H＝－242kJ/mol；③C(s)+1/2O₂(g)＝CO(g)   △H＝—110．5kJ/moL，則根據(jù)蓋斯定律可知③－②即得到C(s) + H₂O(g)＝H₂(g)+ CO(g)，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H＝—110．5kJ/moL＋242kJ/mol＝＋131.5 kJ/mol，即a＝＋131.5。根據(jù)方程式可知，該反應(yīng)是體積增大的，所以該反應(yīng)的熵△S＞0；根據(jù)△G＝△H—T·△S可知，當(dāng)△G＜0時(shí)可自發(fā)進(jìn)行。由于該反應(yīng)的△S＞0、△H＞0，則該反應(yīng)應(yīng)該在高溫條件下可自發(fā)進(jìn)行。
（4）原電池中負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。所以在該燃料電池中CO再負(fù)極通入，空氣在正極通入。A、CO在負(fù)極通入，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CO+O^2—―2e^-＝CO₂，A正確；B、工作時(shí)電極b作正極，由于原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以O(shè)^2—由電極b流向電極a，B不正確；C、原電池中電子從負(fù)極流向正極，所以工作時(shí)電子由電極a通過傳感器流向電極b，C正確；D、傳感器中通過的電流越大，消耗的CO越多，所以尾氣中CO的含量越高，D正確，答案選B。