Question

2．2010年春，發(fā)生在滇、黔、桂、渝、川等省的嚴重旱情牽動了全國人民的心．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）水分子自身作用會生成陰、陽兩種離子，其中陽離子的電子式是．
（2）在由水電離產(chǎn)生的c（H⁺）=1×10^-14 mol•L^-1的溶液中，
①NH₄⁺、Al³⁺、Br^-、SO₄^2-
②Na⁺、Mg²⁺、Cl^-、NO₃^-
③K⁺、Ba²⁺、Cl^-、NO₃^-  
④K⁺、Na⁺、HCO₃^-、SO₄^2-
四組離子中，一定可以大量共存的是③（填序號，下同），可能大量共存的是①②．
（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AB．
A．Cl₂+H₂O=HCl+HClO
B．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”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，負極的電極反應(yīng)為2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，電極反應(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，電池內(nèi)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為200N_A．
（5）如圖是某品牌飲用礦泉水標(biāo)簽的部分內(nèi)容．請認真閱讀標(biāo)簽內(nèi)容后計算．

①該礦泉水中鎂離子的物質(zhì)的量濃度的最大值是2×10^-4mol•L^-1；
②一瓶合格的這種礦泉水中硫酸根離子的物質(zhì)的量不能超過1×10^-4 mol．

Answer 1

分析 （1）兩個水分子自身作用會生成陰、陽兩種離子，陽離子為H₃O⁺；
（2）由水電離產(chǎn)生的c（H⁺）=1×10^-14mol•L^-1的溶液，水的電離受到抑制，溶液可能呈堿性，也可能呈酸性，結(jié)合離子的性質(zhì)判斷；
（3）水僅做氧化劑，則水中H元素的化合價降低；水既不做氧化劑又不做還原劑，則水中H、O元素的化合價均不變化；
（4）H₂、O₂和KOH的水溶液可形成氫氧燃料電池，負極上氫氣失去電子；結(jié)合物質(zhì)的量及2H₂+O₂=2H₂O計算轉(zhuǎn)移電子；
（5）①由信息可知鎂離子的濃度最大為4.8mg/L；
②酸根離子的濃度最大為19.2mg/L．

解答 解：（1）兩個水分子自身作用會生成陰、陽兩種離子，陽離子為H₃O⁺，其電子式為，故答案為：；
（2）由水電離產(chǎn)生的c（H⁺）=1×10^-14mol•L^-1的溶液，水的電離受到抑制，溶液可能呈堿性，也可能呈酸性，
①酸性條件下不發(fā)生任何反應(yīng)，可大量共存，但堿性條件下NH₄⁺、Al³⁺不能大量共存；
②酸性條件下不發(fā)生任何反應(yīng)，可大量共存，但堿性條件下Mg²⁺不能大量共存；
③溶液無論呈酸性還是堿性，離子之間都不發(fā)生任何反應(yīng)，可大量共存；
④溶液無論呈酸性還是堿性，HCO₃^-離子都不能大量存在．
故答案為：③；①②；
（3）A．Cl₂+H₂O═HCl+HClO中，只有Cl元素的化合價變化，水既不是氧化劑也不是還原劑；
B．2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑中，只有過氧化鈉中O元素的化合價變化，水既不是氧化劑也不是還原劑；
C．CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑中，水中H元素的化合價降低，則水為氧化劑；
D．3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂中，水中H元素的化合價降低，則水為氧化劑，
故答案為：CD；AB；
（4）H₂、O₂和KOH的水溶液可形成氫氧燃料電池，負極上氫氣失去電子，負極反應(yīng)為2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，得到1.8L飲用水時，水的物質(zhì)的量為$\frac{1.8×1{0}^{3}g}{18g/mol}$=100mol，由2H₂+O₂=2H₂O中轉(zhuǎn)移4e^-可知，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為100mol×2×N_A=200N_A，
故答案為：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；200N_A；
（5）①由信息可知鎂離子的濃度最大為4.8mg/L，物質(zhì)的量濃度為$\frac{\frac{4.8×1{0}^{-3}}{24}mol}{1L}$=2×10^-4mol•L^-1，
故答案為：2×10^-4mol•L^-1；
②酸根離子的濃度最大為19.2mg/L，則500mL時硫酸根離子為0.5L×19.2mg/L=9.6mg，其物質(zhì)的量為$\frac{9.6×1{0}^{-3}g}{96g/mol}$=1×10^-4mol，
故答案為：1×10^-4．

點評 本題考查較綜合，涉及離子共存、氧化還原反應(yīng)、原電池及物質(zhì)的量濃度的計算等，注重高頻考點的考查，綜合性較強，題目難度中等．