Question

16．普通纸张的主要成分是纤维素．在早期的纸张生产中，常采用纸张表面涂敷明矾的工艺，以填补其表面的微孔，防止墨迹扩散．请回答下列问题：
（1）人们发现纸张会发生酸性腐蚀而变脆、破损，严重威胁纸质文物的保存．经分析检验，发现酸性腐蚀主要与造纸中涂敷明矾的工艺有关，其中的化学原理是明矾水解产生酸性环境，在酸性条件下纤维素水解，使高分子链断裂；为了防止纸张的酸性腐蚀，可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂，该工艺原理的离子方程式为CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O．
（2）为了保护这些纸质文物，有人建议采取如下措施：喷洒Zn（C₂H₅）₂．Zn（C₂H₅）₂可以与水反应生成氧化锌和乙烷，生成的氧化锌可以防止酸性腐蚀．用该方法生成氧化锌的化学方程式为Zn（C₂H₅）₂+H₂O═ZnO+2C₂H₆↑．
（3）现代造纸工艺常用钛白粉（TiO₂）替代明矾．钛白粉的一种工业制法是以钛铁矿（主要成分为FeTiO₃）为原料按下列过程进行的，请完成下列化学方程式：
①2FeTiO₃+6C+7Cl₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO
②TiCl₄+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiO₂+2Cl₂
（4）某新型“纸电池”以碳纳米管和金属锂为两极，造纸用的纤维素在一种离子液体M中溶解作隔离膜，电池工作时的总反应式为xLi+C（碳纳米管）$?_{充电}^{放电}$Li_xC，下列有关说法正确的是B
A．放电时Li⁺由正极向负极移动
B．充电池的阳极反应式为Li_xC-xe^-═xLi⁺+C
C．M可能为羧酸、醇等含活泼氢的有机物
D．锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低．

Answer 1

分析 （1）明矾电离产生的铝离子为弱碱阳离子，水解显酸性，而纤维素在酸性条件下能发生水解，导致纸张发生腐蚀；
为了防止纸张的酸性腐蚀，可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂，碳酸钙能够与氢离子反应而消耗氢离子，据此解答；
（2）由题目选项信息知Zn（C₂H₅）₂与水反应生成氧化锌和乙烷，氧化锌和H⁺反应生成锌离子和水，据此书写化学方程式；
（3）分析反应中各元素化合价变化，找出元素化合价升高的元素和化合价降低的元素，依据氧化还原反应中得失电子守恒规律结合原子个数守恒规律书写方程式；
（4）A．原电池放电时，阳离子向正极移动；
B．充电时，阳极上失电子发生氧化反应；
C．X为离子液体；
D．单位质量所输出电能越多，其比能量越大，性能越好．

解答 解：（1）明矾离产生的铝离子为弱碱阳离子，水解显酸性，纸张发生酸性腐蚀的原因是纤维素在酸性条件下能发生水解；碳酸钙能中和H⁺，可防止纸张的酸性腐蚀，反应的离子方程式为CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，所以为了防止纸张的酸性腐蚀，可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂；
故答案为：明矾水解产生酸性环境，在酸性条件下纤维素水解，使高分子链断裂；CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O； 
（2）由信息可知：Zn（C₂H₅）₂可以与水反应生成氧化锌和乙烷，化学方程式为：Zn（C₂H₅）₂+H₂O=ZnO+2C₂H₆↑，氧化锌可以与酸性溶液反应，从而消耗掉氢离子，起到防止腐蚀的作用，反应离子方程式：ZnO+H⁺=Zn²⁺+H₂O，
故答案为 Zn（C₂H₅）₂+H₂O=ZnO+2C₂H₆↑；
（3）①令FeTiO₃的系数为1，根据Ti原子守恒可知，TiCl₄的系数为1，由Fe原子守恒可知FeCl₃的系数为1，由O原子守恒可知CO的系数为3，根据C原子守恒可知C的系数为3，根据Cl原子守恒可知氯气的系数为$\frac{7}{2}$，同时扩大2倍，配平后方程式为：2FeTiO₃+6C+7Cl₂+6C$\frac{\underline{\;900℃\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO，
故答案为：2，6，7；2，2，6；
（4）A．原电池放电时，Li⁺向正极移动，故A错误；
B．充电时，阳极上失电子发生氧化反应，所以阳极反应式为Li_xC-xe?═C+xLi，故B正确；
C．X为离子液体而不是分子液体，醇是非电解质，在水溶液里以分子存在，故C错误；
D．锂元素的摩尔质量较小，所以锂单位质量输出电能多，则其比能量（单位质量释放的能量）高，故D错误；
故选B．

点评 本题考查了化学方程式书写，侧重考查氧化还原反应方程式配平，明确盐类水解规律、氧化还原反应基本概念、得失电子守恒规律是解题关键，题目难度中等．