Question

5．化學給人類生活水平和質量的提高，給現代物質文明的進步所作的貢獻是我們大家有目共睹的．化學在工業生產中也占有著舉足輕重的地位．
（1）N₂H₄-空氣燃料電池是一種堿性人類電池，屬于環保型電池，產物無污染．電解質溶液是20%～30%的KOH溶液．則人類電池放電時：正極的電極反應式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；負極的電極反應式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（2）在波蘭淪陷時，波爾為了防止諾貝爾獎章落入敵人手中，用王水將獎章溶解．然后再講黃金從王水中提取處理，重新鑄成獎章．王水是濃硝酸與濃鹽酸的混合液，可以溶解金、鉑等金屬．鉑溶于王水時產生[PtCl₄]^2-和一種無色氣體，該氣體遇空氣變為紅棕色，寫出該反應的離子方程式3Pt+4NO₃^-+16H⁺+18Cl^-=3[PtCl₆]^2-+4NO↑+8H₂O；
（3）硫酸鋅被廣泛應用于工農業生產和醫藥領域．取28.70g ZnSO₄•7H₂O加熱至不同溫度，剩余固體的質量變化如圖所示，在圖中C點，680℃時所得固體的化學式為b（填字母序號）．
a．ZnSO₄•H₂O b．Zn₃O（SO₄）₂  c．ZnSO₄  d．ZnO
（4）草酸即乙二酸，是一種有機二元酸，在工業上有重要的作用．已知：

電離方程式	電離常數
H2C2O4?H++HC2O4-	K1=5.4×10-2
HC2O4-?H++C2O42-	K2=5.4×10-5
NH3•H2O?NH4++OH-	K=1.8×10-5

①（NH₄）₂C₂O₄溶液的pH＜7（填“＞”或“＜”或“=”）．
②當草酸與碳酸鈉的物質的量按2：1充分混合后，溶液中pH＜7．請將該溶液中離子濃度按由大到小的順序排列c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄2^-）＞c（OH^-）．
（5）處理工業廢水中的鐵元素，一般做法都是使之完全轉化成Fe³⁺，并轉化成Fe（OH）₃沉淀而除去．已知廢水中c（Fe³⁺）=1.0×10^-2mol•L^-1，要想將其沉淀除去，則應調節溶液pH至少大于2．（已知常溫下Fe（OH）₃的K_np=1.0×10^-38）

Answer 1

分析 （1）肼-氧氣堿性燃料電池中，負極上燃料肼失電子和氫氧根離子反應生成水和氮氣；
（2）根據題中信息，鉑溶于王水時產生[PtCl₆]^2-和一種無色氣體為一氧化氮，據此寫出反應的離子方程式；
（3）28.70 g ZnSO₄•7H₂O的物質的量為0.1mol，分別分析生成ZnO、ZnSO₄、ZnSO₄•H₂O的質量，進而確定溫度；
（4）①由表格可知，K₁＞K，根據越弱越水解，（NH₄）₂C₂O₄中NH4+更弱，水解顯酸性，pH＜7；
②草酸的酸性比碳酸強，草酸與碳酸鈉的物質的量按2：1充分混合后，生成草酸氫鈉、水和二氧化碳，溶液中pH＜7，溶液顯酸性，說明草酸氫根離子的電離程度大于水解程度，據此分析；
（5）據其Ksp計算．

解答 解：（1）肼-氧氣堿性燃料電池中，負極上燃料肼失電子和氫氧根離子反應生成水和氮氣，電極反應式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正極發生還原反應，電極方程式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（2）根據題中信息，鉑溶于王水時產生[PtCl₆]^2-和一種無色氣體為一氧化氮，反應的離子方程式為：3Pt+4NO₃^-+16H⁺+18Cl^-=3[PtCl₆]^2-+4NO↑+8H₂O，
故答案為：3Pt+4NO₃^-+16H⁺+18Cl^-=3[PtCl₆]^2-+4NO↑+8H₂O；
（3）28.70 g ZnSO₄•7H₂O的物質的量為0.1mol，若得ZnSO₄•H₂O的質量為17.90g，則溫度為100℃；若得ZnSO₄的質量為16.10g，則溫度為250℃；若得ZnO的質量為8.10g，則溫度為930℃；據此通過排除法確定680℃時所得固體的化學式為Zn₃O（SO₄）₂；
故答案為：b；
（4）①由表格可知，K₁＞K，根據越弱越水解，（NH₄）₂C₂O₄中NH₄⁺更弱，水解顯酸性，pH＜7；故答案為：＜；
②草酸的酸性比碳酸強，草酸與碳酸鈉的物質的量按2：1充分混合后，生成草酸氫鈉、水和二氧化碳，溶液中pH＜7，溶液顯酸性，說明草酸氫根離子的電離程度大于水解程度，草酸氫根離子的電離和水解程度都很小，Na⁺不水解，濃度最大，其次是草酸氫根離子．氫離子有兩個來源，草酸氫根離子的電離和水的電離，所以該溶液中離子濃度按由大到小的順序排列c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄2^-）＞c（OH^-）；
故答案為：c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄2^-）＞c（OH^-）；
（5）K_sp=1.0×10^-38=c（Fe³⁺）×c³（OH^-），c（Fe³⁺）=1.0×10^-2mol•L^-1，故c （OH^-）=1.0×10^-12 mol•L^-1，又K_W=1.0×10^-14，故c （H⁺）=1.0×10^-2 mol•L^-1，pH=2，故將Fe³⁺轉換為Fe（OH）₃沉調節溶液pH至少大于2，故答案為：2．

點評 本題主要考查的是電極反應式書寫、離子方程式書寫、離子濃度大小比較以及溶度積常數的計算等，難度較大．