Question

17．（一）發(fā)生在天津港“8•12”特大火災爆炸事故，再一次引發(fā)了人們對環(huán)境問題的關注．
（1）為了減少空氣中SO₂的排放，常采取的措施是將煤轉化為清潔氣體燃料．
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生成CO的熱化學方程式為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)能夠跟水反應給災后救援工作帶來了很多困難．如果在實驗室，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反應生成無毒害的物質(zhì)，試寫出該反應的離子反應方程式2OH^-+2CN^-+5ClO^-=2CO₃^2-+5Cl^-+H₂O+N₂↑．
（4）電化學降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染．電化學降解NO₃^-的原理如圖1所示，電源正極為a（填“a”或“b”）；若總反應為4NO₃^-+4H⁺═5O₂↑+2N₂↑+2H₂O，當陰極產(chǎn)生1mol氣體時，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溶液中反應可制得K₂FeO₄，目前，人們針對K₂FeO₄的穩(wěn)定性進行了大量的探索，并取得了一定的進展．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式為Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）蓋斯定律的內(nèi)容為：化學反應的反應熱值與反應的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應進行的途徑無關；根據(jù)蓋斯定律，用第一個熱化學方程式減去第二個熱化學方程式可得焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式；
（2）金屬鈉可以和水以及空氣中的成分：氧氣、氮氣、二氧化碳之間反應，據(jù)此回答；
（3）NaClO在堿性條件下跟NaCN反應生成氮氣；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，因此Ag-Pt電極為陰極，則b為負極，a為電源正極；陰極反應是NO₃^-得電子發(fā)生還原反應生成N₂，利用電荷守恒與原子守恒計算；
（5）K₂FeO₄中鐵元素化合價為+6價，價態(tài)高，+6價的Fe元素易得電子表現(xiàn)出強氧化性，可殺菌消毒；還原產(chǎn)物Fe元素為+3價，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）電解時陽極Fe失電子發(fā)生氧化反應．

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的熱化學方程式為：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、氮氣、二氧化碳之間反應，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反應生成氮氣，反應的離子反應方程式：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，因此Ag-Pt電極為陰極，則b為負極，a為電源正極，在陰極反應是NO₃^-得電子發(fā)生還原反應生成N₂，利用電荷守恒與原子守恒知有H₂O參與反應且有水生成，所以陰極上發(fā)生的電極反應式為：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂+6H₂O，總反應為4NO₃^-+4H⁺═5O₂↑+2N₂↑+2H₂O，當陰極產(chǎn)生1mol氣體時，則溶液的質(zhì)量減輕相當于是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，會被高鐵酸鉀氧化，故A錯誤；
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，故C錯誤；
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錯誤；
故答案為：B；
（6）Na₂FeO₄能消毒、凈水的原因高價鐵具有氧化性，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，電解時陽極Fe失電子發(fā)生氧化反應，電極反應方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O．

點評 本題反應熱和反應方程式書寫電解池及難溶電解質(zhì)的相關知識，注意知識的歸納和梳理是關鍵，難度中等．