Question

I．A～J分別表示中學(xué)化學(xué)中常見的一種物質(zhì)，它們之間相互關(guān)系如圖1所示（部分反應(yīng)物、生成物沒有列出），且已知G為主族元素的固態(tài)氧化物，A、B、C、D、E、F六種物質(zhì)中均含同一種元素．請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br/>
（1）A、B、C、D、E、F六種物質(zhì)中含有的同一種元素在周期表中位置______，
（2）寫出反應(yīng)④的離子方程式______．
（3）若向氣體K的水溶液中加入鹽酸，使其恰好完全反應(yīng)，所得溶液的pH______7（填“＞”、“＜”或“=”），用離子方程式表示其原因：______．
II．電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe（OH）₃沉淀．Fe（OH）₃有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用．陰極產(chǎn)生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，刮去（或撇掉）浮渣層，即起到了浮選凈化的作用．某科研小組用電浮選凝聚法處理污水，設(shè)計裝置如圖2所示．
（1）電解池陽極的電極反應(yīng)分別是①______； ②4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
（2）熔融鹽燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，以CH₄為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極．已知負極的電極反應(yīng)是：CH₄+4-8e^-=5CO₂+2H₂O
①正極的電極反應(yīng)是______．
②為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定．為此電池工作時必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)．則A物質(zhì)的化學(xué)式是______．
（3）實驗過程中，若在陰極產(chǎn)生了44.8L（標準狀況）氣體，則熔融鹽燃料電池消耗CH₄（標準狀況）______ L．

Answer 1

解：I．G為主族元素的固態(tài)氧化物，在電解條件下生成I和H，能與NaOH溶液反應(yīng)，說明G為Al₂O₃，與NaOH反應(yīng)生成NaAlO₂，而I也能與NaOH反應(yīng)生成NaAlO₂，則I為Al，H為O₂，C和堿反應(yīng)生成E、F，D和氣體K反應(yīng)也生成E、F，則說明E、F都為氫氧化物，E能轉(zhuǎn)化為F，應(yīng)為Fe（OH）₂→Fe（OH）₃的轉(zhuǎn)化，所以E為Fe（OH）₂，F(xiàn)為Fe（OH）₃，則C為FeCl₂，D為FeCl₃，K為NH₃，B為Fe₃O₄，與Al在高溫條件下發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成A，即Fe，則各物質(zhì)分別為：A、Fe；B、Fe₃O₄；C、FeCl₂；D、FeCl₃；E、Fe（OH）₂；F、Fe（OH）₃；G、Al₂O₃；H、O₂；I、Al；K、NH₃；
（1）A、B、C、D、E、F六種物質(zhì)中的含有同一種元素鐵元素，在周期表中位置，位于周期表第4周期、第Ⅷ族，
故答案為：第4周期、第Ⅷ族；
（2）反應(yīng)④是金屬鋁和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)，Al與NaOH溶液反應(yīng)生成NaAlO₂和H₂，
反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH_-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑，故答案為：2Al+2OH_-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）氣體K的水溶液為一水合氨溶液，加入鹽酸，使其恰好完全反應(yīng)生成氯化銨和水，氯化銨在水溶液中水解顯酸性，所以PH＜7；反應(yīng)的離子方程式為：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；
故答案為：＜； NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；
II．（1））活潑金屬電極做電解池的陽極，通甲烷的一端是原電池的正極，連接的鐵做電解池的陽極，所以鐵電極本身放電；，電極反應(yīng)為：Fe-2e^-=Fe²⁺；故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）①燃料電池中，正極發(fā)生的反應(yīng)一定是氧氣得電子的過程，該電池的電解質(zhì)環(huán)境是熔融碳酸鹽，所以電極反應(yīng)為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2- （或2O₂+4CO₂+8e^-=4CO₃^2-），故答案為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2- （或2O₂+4CO₂+8e^-=4CO₃^2-）；
②電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳（CO₂），故答案為：CO₂；
（3）陰極的電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑，陰極產(chǎn)生了44.8L（標準狀況）即2mol的氫氣產(chǎn)生，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol，根據(jù)電池的負極電極反應(yīng)是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，當轉(zhuǎn)移0.1mol電子時，消耗CH₄（標準狀況）的體積V=nVm=0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案為：11.2．
分析：G為主族元素的固態(tài)氧化物，在電解條件下生成I和H，能與NaOH溶液反應(yīng)，說明G為Al₂O₃，與NaOH反應(yīng)生成NaAlO₂，而I也能與NaOH反應(yīng)生成NaAlO₂，則I為Al，H為O₂，C和堿、D和氣體K反應(yīng)生成E、F，則說明E、F都為氫氧化物，E能轉(zhuǎn)化為F，應(yīng)為Fe（OH）₂→Fe（OH）₃的轉(zhuǎn)化，所以E為Fe（OH）₂，F(xiàn)為Fe（OH）₃，則C為FeCl₂，D為FeCl₃，K為NH₃，B為Fe₃O₄，與Al在高溫條件下發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成A，即Fe，結(jié)合對應(yīng)單質(zhì)、化合物的性質(zhì)解答該題．
點評：本題考查無機物的推斷，題目難度較大，本題注意本題推斷的關(guān)鍵點：①G為主族元素的固態(tài)氧化物，在電解條件下生成I和H，能與NaOH溶液反應(yīng)，說明G為Al₂O₃，②C、D分別和堿、氣體K反應(yīng)生成E、F，則說明E、F都為氫氧化物，E能轉(zhuǎn)化為F，應(yīng)為Fe（OH）₂→Fe（OH）₃的轉(zhuǎn)化．