Question

1．“海底黑烟囱”是海底热泉将地壳深处金属、非金属化合物带出时逐渐沉积形成的烟囱状通道，含有铜、锌、锰、钻、镍等金属的硫化物及金、银、铂等贵金属．“海底黑烟囱”的研究对海底矿产资源的勘探及金属硫化物成矿过程的认识均有极大的推动作用．
（1）“烟囱”周围的水样中发现了中子数是1，质子数是2的核素，该核素符号是．
（2）“烟囱”内壁含有的结晶黄铁矿（主要成分是FeS₂）在一定条件下发生如下反应：14CuSO₄+5FeS₂+12H₂O═7X+5FeSO₄+12H₂SO₄ X的化学式是Cu₂S，氧化剂是CuSO₄和FeS₂
（3）“烟囱”外壁含有石膏（CaS0₄•2H₂0），在1400℃时能分解生成CaO，水蒸气和另外两种气体，其中一种气体可使品红溶液褪色．写出1400℃时石膏分解的化学方程式2CaSO₄•2H₂O$\frac{\underline{\;1400℃\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑+4H₂O↑
（4）“烟囱”底部存在的难溶物ZnS遇CuSO₄认溶液会慢慢转化为铜蓝（CuS）．根据沉淀溶解平衡理论写出由ZnS转化为CuS的离子方程式ZnS（s）+Cu²⁺（aq）?Zn²⁺（aq）+CuS（s）；若转化后溶液中c（Zn²⁺）=3.0×10^-2mol•L^-1，则c（Cu²⁺）=3.0×10^-14mol•L^-1〔已知K_sp（CuS）=1.0×10^-36，K_sp（ZnS）=1.0×10^-24
（5）“烟囱”中含有钻元素，LiCoO₂可用作一种铿离子电池的正极材料．该锉离子电池充电过程中，负极发生的反应为6C+xLi⁺+xe^-═Li_xC₆，正极发生LiCoO₂与Li_1-xCoO₂之间的转化，写出放电时电池总反应方程式Li_1-xCoO₂+Li_xC₆═6C+LiCoO₂．

Answer 1

分析 （1）据其质子数和中子数确定质量数；
（2）据化学方程式中原子守恒确定X的化学式；氧化剂化合价降低；
（3）石膏（CaS0₄•2H₂0），在1400℃时能分解生成CaO，水蒸气和另外两种气体，其中一种气体可使品红溶液褪色，说明生成的气体是SO₂和O₂；
（4）据c（Zn²⁺）=3.0×10^-2mol•L^-1和K_sp（CuS）=1.0×10^-36，K_sp（ZnS）=1.0×10^-24计算c（Cu²⁺）；
（5）据充电时负极反应式和正极转化书写电池反应式．

解答 解：（1）中子数是1质子数是2的核素是质量数为3的He原子，符号为，故答案为：；
（2）反应14CuSO₄+5FeS₂+12H₂O═7X+5FeSO₄+12H₂SO₄ 中，据原子守恒可知，X为Cu₂S；反应中，Cu元素化合价从+2降到+1价，有7molS的化合价从-1降到-2价，所以反应中的氧化剂为：CuSO₄和FeS₂，故答案为：Cu₂S；CuSO₄和FeS₂；
（3）石膏（CaS0₄•2H₂0），在1400℃时能分解生成CaO，水蒸气和另外两种气体，其中一种气体可使品红溶液褪色，说明生成的气体是SO₂和O₂，反应方程式为：
2CaSO₄•2H₂O$\frac{\underline{\;1400℃\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑+4H₂O↑，故答案为：2CaSO₄•2H₂O$\frac{\underline{\;1400℃\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑+4H₂O↑；
（4）ZnS转化为CuS的离子方程式为：ZnS（s）+Cu²⁺（aq）?Zn²⁺（aq）+CuS（s）；K_sp（ZnS）=c（Zn²⁺）•c（S^2-）=1.0×10^-24，c（Zn²⁺）=3.0×10^-2mol•L^-1，则c（S^2-）=$\frac{1}{3}$×10^-22，K_sp（CuS）=1.0×10^-36，所以c（Cu²⁺）=$\frac{1.0×1{0}^{-36}}{\frac{1}{3}×1{0}^{-22}}$=3.0×10^-14，
故答案为：ZnS（s）+Cu²⁺（aq）?Zn²⁺（aq）+CuS（s）；3.0×10^-14；
（5）放电时，负极反应为：Li_xC₆-xe^-═6C+xLi⁺，正极Li_1-xCoO₂+xLi⁺+xe^-=LiCoO₂，总电池反应方程式为：Li_1-xCoO₂+Li_xC₆═6C+LiCoO₂，
故答案为：Li_1-xCoO₂+Li_xC₆═6C+LiCoO₂．

点评 本题考查了核素的表示方法、氧化还原反应方程式书写以及氧化剂的判断、沉淀的转化、电极反应式以及电池反应方程式书写，题目难度大．