Question

化學(xué)反應(yīng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用。按要求回答下列問題：
(1)利用化學(xué)反應(yīng)可以制備許多物質(zhì)。
①實驗室用銅制備NO的離子方程式為___________________。
②可用Al和Fe₂O₃制Fe，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。
③海水提溴過程中，向濃縮的海水中通入氯氣，再用熱空氣吹出生成的溴，然后用碳酸鈉溶液吸收溴，溴歧化為Br^－和BrO₃^－。這兩步反應(yīng)的離子方程式分別為__________、___________。
(2)化學(xué)反應(yīng)能為人類生產(chǎn)生活提供能源。
①由反應(yīng)CH₄ +2O₂CO₂ +2H₂O，可以設(shè)計出以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液的燃料電池，該電池工作時負(fù)極的電極反應(yīng)式為：______________。
②2011年山東高考化學(xué)中曾提到鈉硫高能電池，右圖是該電池的結(jié)構(gòu)示意圖，該電池的工作溫度為320℃左右，電池反應(yīng)為2Na+xS＝Na₂S_x。該電池負(fù)極為________(填化學(xué)式)，正極的電極反應(yīng)式為                 。用該電池作電源進(jìn)行粗銅精煉時，當(dāng)?shù)玫?4g精銅時，理論上該電池負(fù)極消耗的質(zhì)量為_____g。

Answer 1

(1)①3Cu+8H⁺+2NO₃^－＝3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
②2Al+Fe₂O₃2Fe+Al₂O₃；(缺少條件減1分)
③2Br^－+Cl₂＝2Cl^－+Br₂，3Br₂+3CO₃^2－＝5Br^－+BrO₃^－+3CO₂↑
(2)①CH₄+10OH^－－8e^－＝CO₃^2－+7H₂O；②Na，xS+2e^－＝S_x^2－，46

試題分析：(1)①硝酸具有強(qiáng)氧化性，能和金屬銅發(fā)生氧化還原反應(yīng)，因此可用于稀硝酸與銅反應(yīng)制備NO，反應(yīng)的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^－＝3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O。
②鋁是活潑的金屬，可以通過鋁熱反應(yīng)冶煉金屬，所以可用Al和Fe₂O₃制Fe，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+Fe₂O₃2Fe+Al₂O₃。
③氯氣氧化性強(qiáng)于單質(zhì)溴的，所以氯氣能把溴離子氧化生成單質(zhì)溴，反應(yīng)的離子方程式為2Br^－+Cl₂＝2Cl^－+Br₂。單質(zhì)溴溶于水顯酸性，能和碳酸鈉溶液發(fā)生歧化反應(yīng)生成NaBr、NaBrO₃和水，反應(yīng)的離子方程式為3Br₂+3CO₃^2－＝5Br^－+BrO₃^－+3CO₂↑。
（2）①原電池中負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，則根據(jù)反應(yīng)CH₄ +2O₂CO₂ +2H₂O可知，還原劑是甲烷，氧氣是氧化劑，所以如果設(shè)計成原電池，則氧氣在正極通入，甲烷在負(fù)極通入。由于電解質(zhì)溶液是氫氧化鈉溶液，所以負(fù)極電極反應(yīng)式為CH₄+10OH^－－8e^－＝CO₃^2－+7H₂O。
②原電池中負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，則根據(jù)電池反應(yīng)為2Na+xS＝Na₂S_x可知，鈉是還原劑，所以該電池負(fù)極為Na。正極是S得到電子，則正極電極反應(yīng)式為xS+2e^－＝S_x^2－。64g銅的物質(zhì)的量＝64g÷64g/mol＝1mol，根據(jù)電極反應(yīng)式Cu^2＋＋2e^－＝Cu可知，轉(zhuǎn)移2mol電子，所以根據(jù)電子守恒可知，負(fù)極消耗金屬鈉的物質(zhì)的量是2mol，質(zhì)量＝2mol×23g/mol＝46g。