Question

5．化学给人类生活水平和质量的提高，给现代物质文明的进步所作的贡献是我们大家有目共睹的．化学在工业生产中也占有着举足轻重的地位．
（1）N₂H₄-空气燃料电池是一种碱性人类电池，属于环保型电池，产物无污染．电解质溶液是20%～30%的KOH溶液．则人类电池放电时：正极的电极反应式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；负极的电极反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（2）在波兰沦陷时，波尔为了防止诺贝尔奖章落入敌人手中，用王水将奖章溶解．然后再讲黄金从王水中提取处理，重新铸成奖章．王水是浓硝酸与浓盐酸的混合液，可以溶解金、铂等金属．铂溶于王水时产生[PtCl₄]^2-和一种无色气体，该气体遇空气变为红棕色，写出该反应的离子方程式3Pt+4NO₃^-+16H⁺+18Cl^-=3[PtCl₆]^2-+4NO↑+8H₂O；
（3）硫酸锌被广泛应用于工农业生产和医药领域．取28.70g ZnSO₄•7H₂O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示，在图中C点，680℃时所得固体的化学式为b（填字母序号）．
a．ZnSO₄•H₂O b．Zn₃O（SO₄）₂  c．ZnSO₄  d．ZnO
（4）草酸即乙二酸，是一种有机二元酸，在工业上有重要的作用．已知：

电离方程式	电离常数
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当草酸与碳酸钠的物质的量按2：1充分混合后，溶液中pH＜7．请将该溶液中离子浓度按由大到小的顺序排列c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄2^-）＞c（OH^-）．
（5）处理工业废水中的铁元素，一般做法都是使之完全转化成Fe³⁺，并转化成Fe（OH）₃沉淀而除去．已知废水中c（Fe³⁺）=1.0×10^-2mol•L^-1，要想将其沉淀除去，则应调节溶液pH至少大于2．（已知常温下Fe（OH）₃的K_np=1.0×10^-38）

Answer 1

分析 （1）肼-氧气碱性燃料电池中，负极上燃料肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气；
（2）根据题中信息，铂溶于王水时产生[PtCl₆]^2-和一种无色气体为一氧化氮，据此写出反应的离子方程式；
（3）28.70 g ZnSO₄•7H₂O的物质的量为0.1mol，分别分析生成ZnO、ZnSO₄、ZnSO₄•H₂O的质量，进而确定温度；
（4）①由表格可知，K₁＞K，根据越弱越水解，（NH₄）₂C₂O₄中NH4+更弱，水解显酸性，pH＜7；
②草酸的酸性比碳酸强，草酸与碳酸钠的物质的量按2：1充分混合后，生成草酸氢钠、水和二氧化碳，溶液中pH＜7，溶液显酸性，说明草酸氢根离子的电离程度大于水解程度，据此分析；
（5）据其Ksp计算．

解答 解：（1）肼-氧气碱性燃料电池中，负极上燃料肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气，电极反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正极发生还原反应，电极方程式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（2）根据题中信息，铂溶于王水时产生[PtCl₆]^2-和一种无色气体为一氧化氮，反应的离子方程式为：3Pt+4NO₃^-+16H⁺+18Cl^-=3[PtCl₆]^2-+4NO↑+8H₂O，
故答案为：3Pt+4NO₃^-+16H⁺+18Cl^-=3[PtCl₆]^2-+4NO↑+8H₂O；
（3）28.70 g ZnSO₄•7H₂O的物质的量为0.1mol，若得ZnSO₄•H₂O的质量为17.90g，则温度为100℃；若得ZnSO₄的质量为16.10g，则温度为250℃；若得ZnO的质量为8.10g，则温度为930℃；据此通过排除法确定680℃时所得固体的化学式为Zn₃O（SO₄）₂；
故答案为：b；
（4）①由表格可知，K₁＞K，根据越弱越水解，（NH₄）₂C₂O₄中NH₄⁺更弱，水解显酸性，pH＜7；故答案为：＜；
②草酸的酸性比碳酸强，草酸与碳酸钠的物质的量按2：1充分混合后，生成草酸氢钠、水和二氧化碳，溶液中pH＜7，溶液显酸性，说明草酸氢根离子的电离程度大于水解程度，草酸氢根离子的电离和水解程度都很小，Na⁺不水解，浓度最大，其次是草酸氢根离子．氢离子有两个来源，草酸氢根离子的电离和水的电离，所以该溶液中离子浓度按由大到小的顺序排列c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄2^-）＞c（OH^-）；
故答案为：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，故将Fe³⁺转换为Fe（OH）₃沉调节溶液pH至少大于2，故答案为：2．

点评 本题主要考查的是电极反应式书写、离子方程式书写、离子浓度大小比较以及溶度积常数的计算等，难度较大．