Question

9．2010年春至2013年連續(xù)四年發(fā)生在云南省的嚴(yán)重旱情牽動(dòng)了全國(guó)人民的心，引起人們對(duì)水資源的再次重視．水是組成生命體的重要化學(xué)物質(zhì)，有關(guān)水的反應(yīng)有很多．
（1）用電子式表示H₂O的形成過程．
（2）在pH=1的水溶液中，①NH₄⁺、Al³⁺、Br^-、SO₄^2-   ②Na⁺、Fe²⁺、Cl^-、NO₃^-
③K⁺、Ba²⁺、Cl^-、NO₃^-  ④K⁺、Na⁺、HCO₃^-、SO₄^2-四組離子中，一定大量共存的是①③（填序號(hào)）．
（3）在下列反應(yīng)中，水僅做氧化劑的是CD（填字母，下同），水既不做氧化劑又不做還原劑的是B．
A．2F₂+2H₂O=4HF+O₂B．2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
C．CaH₂+2H₂O=Ca（OH）₂+2H₂↑    D．3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂
（4）“神舟七號(hào)”飛船上的能量主要來自于太陽能和燃料電池，H₂、O₂和KOH的水溶液可形成氫氧燃料電池，負(fù)極的電極反應(yīng)為H₂+2OH?-2e?=2H₂O，反應(yīng)產(chǎn)生的水經(jīng)冷凝后可作為航天員的飲用水，當(dāng)?shù)玫?.8L飲用水時(shí)，電池內(nèi)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為200N_A．

Answer 1

分析 （1）H原子和O原子通過共用電子對(duì)形成水分子；
（2）pH=1的溶液呈強(qiáng)酸性，生成氣體、沉淀、弱電解質(zhì)、絡(luò)合物或發(fā)生雙水解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)的離子之間不能大量共存；
（3）屬于氧化還原反應(yīng)，說明該反應(yīng)中有電子轉(zhuǎn)移，水制作氧化劑，說明該反應(yīng)中水中元素得電子化合價(jià)降低，水既不是氧化劑又不是還原劑，說明水中各元素化合價(jià)不變；
（4）該燃料電池中，負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，根據(jù)水和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)．

解答 解：（1）H原子和O原子通過共用電子對(duì)形成水分子，其形成過程為，
故答案為：；
（2）pH=1的溶液呈強(qiáng)酸性，①NH₄⁺、Al³⁺、Br^-、SO₄^2- 之間不反應(yīng)，且和氫離子也不反應(yīng)，所以能大量共存，故正確；
②強(qiáng)酸性條件下，F(xiàn)e²⁺和NO₃^-能發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存，故錯(cuò)誤；
③K⁺、Ba²⁺、Cl^-、NO₃^-之間不反應(yīng)且和氫離子也不反應(yīng)，所以能大量共存，故正確；
④HCO₃^-和氫離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，所以不能大量共存，故錯(cuò)誤；
故答案為：①③；
（3）A．2F₂+2H₂O═4HF+O₂ 中F元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?1價(jià)、O元素化合價(jià)由-2價(jià)變?yōu)?價(jià)，所以水是還原劑；
B．2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑中過氧化鈉中O元素化合價(jià)由-1價(jià)變?yōu)?2價(jià)和0價(jià)，水中各元素化合價(jià)不變，所以水既不是氧化劑又不是還原劑；
C．CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑ 中H元素化合價(jià)由-1價(jià)、+1價(jià)變?yōu)?價(jià)，所以水是氧化劑、氫化鈣是還原劑；
D．3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂中Fe元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)和+3價(jià)、H元素化合價(jià)由+1價(jià)變?yōu)?價(jià)，所以水是氧化劑、Fe是還原劑，
則水只作氧化劑的是CD、水既不作氧化劑又不作還原劑的是B，
故選CD；B；
（4）該燃料電池中，負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，電池反應(yīng)式為2H₂+O₂=2H₂O，1.8L水的質(zhì)量為1800g，1.8L水的物質(zhì)的量=$\frac{1800g}{18g/mol}$=100mol，水和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式為H₂O--2e^-，生成100mol水轉(zhuǎn)移電子電子數(shù)=100mol×2×N_A/mol=200N_A，
故答案為：H₂-2OH^-=2H₂O；200N_A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及氧化還原反應(yīng)、原電池原理、離子共存等知識(shí)點(diǎn)，利用基本原理、基本概念分析解答，題目難度中等．