Question

11．天然水資源的利用包括水資源的利用和化學(xué)資源的利用．
（1）FeSO₄•7H₂O時常用的混凝劑，用以除去水中細小的懸浮物質(zhì)和膠體，它在水中最終生成Fe（OH）₃沉淀．
（2）如果水的硬度由碳酸氫鈣和碳酸氫鎂引起的，這種水的硬度叫暫時硬度寫出這兩種物質(zhì)在水中與足量的氫氧化鈣反應(yīng)的離子方程式Ca²⁺+HCO₃^-+OH^-=CaCO₃↓+H₂O，Mg²⁺+2HCO₃^-+2Ca²⁺+4OH^-=2CaCO₃↓+Mg（OH）₂↓+2H₂O．
（3）海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、離子交換法（答三種）．
（4）海水中的NaCl是重要化工原料，氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可節(jié)能30%以上，如圖是該工藝圖示（電極未標出），所用的離子膜都只允許陽離子通過，下列說法正確的是D，

A．X為H₂、Y為Cl₂  B．A池尾電解池，且m＜n
C．B池尾燃料電池，且a＞b   D．該工藝優(yōu)點是節(jié)約能量且能提高燒堿產(chǎn)品濃度
（5）水在生產(chǎn)中也是不可缺少的原料．
①寫出水和含氫質(zhì)量分數(shù)最高的有機物反應(yīng)制取H₂的化學(xué)方程式：CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$3H₂+CO．
②某化肥廠用①制得的H₂在合成塔中與N₂反應(yīng)合成氨氣，再用NH₃制備NH₄NO₃，已知：由NH₃制NO的產(chǎn)率是96%，NO制HNO₃的產(chǎn)率是92%，則與HNO₃反應(yīng)所用去NH₃的質(zhì)量占總耗NH₃質(zhì)量的47%請你為硝酸廠的選址提出合理化建議原料與產(chǎn)品運輸方便，生成動力來源充足，廢物易于處理，地價較便宜等．

Answer 1

分析 （1）可以是膠體發(fā)生聚沉，氧化生成鐵離子，進一步水解得到氫氧化鐵膠體，吸附懸浮物質(zhì)，最終生成氫氧化鐵沉淀；
（2）水的硬度由碳酸氫鈣和碳酸氫鎂引起的，這種水的硬度叫暫時硬度；碳酸氫鈣與足量的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣與水，碳酸氫鎂與足量的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣、氫氧化鎂與水；
（3）海水淡化的方法主要有：蒸餾法、電滲析法、離子交換法；
（4）B裝置中通入空氣和Y，空氣作氧化劑，且整個裝置是原電池和電解池組合的裝置，B能自發(fā)的進行氧化還原反應(yīng)，所以B是原電池，則A是電解池；
燃料電池中氫氣是燃料，在負極上通入，空氣是氧化劑，在正極上通入，負極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電解池中，電解氯化鈉溶液時，陽極上氯離子放電生成X氯氣，陰極上氫離子放電生成Y為氫氣，同時得到氫氧化鈉；
（5）①含氫質(zhì)量分數(shù)最高的有機物為CH₄，水和甲烷反應(yīng)制取H₂，還生成CO或二氧化碳；
②假設(shè)硝酸銨的物質(zhì)的量為1mol，則與硝酸反應(yīng)的氨氣為1mol，根據(jù)原子守恒計算制備硝酸的氨氣，每一步損失率、利用率都以氨氣計算；
硝酸廠的選址應(yīng)考慮運輸、能源、污染問題、地價等方面因素．

解答 解：（1）硫酸亞鐵屬于電解質(zhì)，可以是膠體發(fā)生聚沉，氧化生成鐵離子，進一步水解得到氫氧化鐵膠體，吸附細小的懸浮物質(zhì)，最終生成氫氧化鐵沉淀，
故答案為：細小的懸浮物質(zhì)和膠體；Fe（OH）₃；
（2）水的硬度由碳酸氫鈣和碳酸氫鎂引起的，這種水的硬度叫暫時硬度；碳酸氫鈣與足量的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣與水，離子方程式為：Ca²⁺+HCO₃^-+OH^-=CaCO₃↓+H₂O，
碳酸氫鎂與足量的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣、氫氧化鎂與水，離子方程式為：Mg²⁺+2HCO₃^-+2Ca²⁺+4OH^-=2CaCO₃↓+Mg（OH）₂↓+2H₂O，
故答案為：暫時硬度；Ca²⁺+HCO₃^-+OH^-=CaCO₃↓+H₂O，Mg²⁺+2HCO₃^-+2Ca²⁺+4OH^-=2CaCO₃↓+Mg（OH）₂↓+2H₂O；
（3）海水淡化的方法主要有：蒸餾法、電滲析法、離子交換法，
故答案為：蒸餾法、電滲析法、離子交換法；
（4）根據(jù)圖片知，B裝置中通入空氣和Y，空氣作氧化劑，且整個裝置是原電池和電解池組合的裝置，B能自發(fā)的進行氧化還原反應(yīng)，所以B是原電池，則A是電解池；
A．通過以上分析知，A是電解池，B是原電池，原電池中燃料是氫氣，所以Y是氫氣，則X是氯氣，故A錯誤；
B．A是電解池，電解氯化鈉過程中，氯化鈉溶液被電解時生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉，所以導(dǎo)致溶液中氯化鈉濃度降低，所以m＞n，故B錯誤；
C．B是燃料電池，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，導(dǎo)致正極區(qū)域氫氧化鈉濃度增大，所以a＜b，故C錯誤；
D．B裝置是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，屬于原電池，且正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，導(dǎo)致正極區(qū)域氫氧化鈉濃度增大，故D正確；
故選：D；
（5）①含氫質(zhì)量分數(shù)最高的有機物為CH₄，水和甲烷反應(yīng)制取H₂，還生成CO或二氧化碳，反應(yīng)方程式為：CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$3H₂+CO等，
故答案為：CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$3H₂+CO等；
②假設(shè)硝酸銨的物質(zhì)的量為1mol，則與硝酸反應(yīng)的氨氣為1mol，制備的硝酸為1mol，令制備硝酸的氨氣為xmol，每一步損失率、利用率都以氨氣計算，根據(jù)原子守恒，xmol×96%×92%=1mol，解得x=$\frac{10000}{96×92}$，則與HNO₃反應(yīng)所用去NH₃的質(zhì)量占總耗NH₃質(zhì)量的$\frac{\frac{10000}{96×92}mol}{1mol+\frac{10000}{96×92}mol}$×100%≈47%，
硝酸廠的選址應(yīng)具備以下有利條件：原料與產(chǎn)品運輸方便，生成動力來源充足，廢物易于處理，地價較便宜等，
故答案為：47%；原料與產(chǎn)品運輸方便，生成動力來源充足，廢物易于處理，地價較便宜等．

點評 本題考查化學(xué)與技術(shù)、原電池與電解原理、多步反應(yīng)的有關(guān)計算，屬于拼合型題目，（5）中注意利用守恒思想計算，也可以利用關(guān)系式計算，難度中等．