Question

Ⅰ．沿海地區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環境是可持續發展的重要保證。
（1）海水經過處理后可以得到無水氯化鎂，無水氯化鎂是工業制取鎂的原料。試寫出電解熔融氯化鎂制取金屬鎂的化學反應方程式                                。
（2）某化工廠生產過程中會產生含有Cu^2＋和Pb^2＋的污水。排放前擬用沉淀法除去這兩種離子，根據下列數據，你認為投入          （選填“Na₂S”或“NaOH”）效果更好。

難溶電解質	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）火力發電在我國的能源利用中占較大比重，但是排放出的SO₂會造成一系列環境和生態問題。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）。
②某研究小組為探究提高含硫煙氣中SO₂吸收效率的措施，進行了天然海水吸收含硫煙氣的模擬實驗，實驗結果如圖所示。

請你根據圖示實驗結果，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溶有H₂SO₃、HSO₃^－等分子或離子，使用氧氣將其氧化的化學原理是                  （任寫一個化學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展的重要支柱。研究化學反應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）上述反應中屬于吸熱反應的是               。
（2）H₂的燃燒熱為△H＝               。
（3）蓋斯定律在生產和科學研究中有很重要的意義。有些反應的反應熱雖然難直接測定，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＝        ；該反應的熵S        0(選填“＞”、“＝”、“＜”)；已知自由能G＝H—TS，當G＜0時可自發進行。則該反應在什么條件下可自發進行__________________。
（4）CO分析儀以燃料電池為工作原理，其裝置如圖所示，該電池中電解質為氧化釔－氧化鈉，其中O^2-可以在固體介質NASICON中自由移動。下列說法錯誤的是     。

A．負極的電極反應式為：CO+O^2—―2e^-＝CO₂
B．工作時電極b作正極，O^2—由電極a流向電極b
C．工作時電子由電極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，冶煉時需要通過電解熔融的氯化鎂進行，反應的化學方程式為MgCl₂（熔融）Mg＋Cl₂↑。
（2）根據表中數據可知，氯化銅與硫化汞的溶度積常數分別遠小于氫氧化銅與氫氧化汞的溶度積常數，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，反應的離子方程式為CO₃^2－＋H₂OHCO₃^－＋OH^－或 HCO₃^－＋H₂O H₂CO₃＋OH^－。
②根據圖像可知，溫度越高，SO₂的吸收率越小。在溫度相同時，煙氣速率越小，SO₂的吸收率越大，所以合理建議應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－，反應的離子方程式為2H₂SO₃＋O₂＝4H^＋＋2SO₄^2－（或2H₂SO₄）或2HSO₃^－＋O₂＝2H^＋＋2SO₄^2－；由于反應后溶液的酸性增強，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、稀釋經氧氣氧化后海水中生成的酸（H⁺），減少污染。
Ⅱ、（1）在熱化學方程式中△H＜0表示反應是放熱反應，△H＞0表示反應是吸熱反應，所以上述反應中屬于吸熱反應的是⑤，其余均是放熱反應。
（2）燃燒熱是在一定條件下，1mol可燃物完全燃燒生成穩定的氧化物時所放出的熱量，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，則根據蓋斯定律可知③－②即得到C(s) + H₂O(g)＝H₂(g)+ CO(g)，所以該反應的反應熱△H＝—110．5kJ/moL＋242kJ/mol＝＋131.5 kJ/mol，即a＝＋131.5。根據方程式可知，該反應是體積增大的，所以該反應的熵△S＞0；根據△G＝△H—T·△S可知，當△G＜0時可自發進行。由于該反應的△S＞0、△H＞0，則該反應應該在高溫條件下可自發進行。
（4）原電池中負極失去電子，發生氧化反應。正極得到電子，發生還原反應。所以在該燃料電池中CO再負極通入，空氣在正極通入。A、CO在負極通入，則負極的電極反應式為：CO+O^2—―2e^-＝CO₂，A正確；B、工作時電極b作正極，由于原電池中陰離子向負極移動，所以O^2—由電極b流向電極a，B不正確；C、原電池中電子從負極流向正極，所以工作時電子由電極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。