Question

（14分）I.  A～J分別表示中學化學中常見的一種物質，它們之間相互關系如下圖所示（部分反應物、生成物沒有列出），且已知G為主族元素的固態氧化物，A、B、C、D、E、  F六種物質中均含同一種元素。請填寫下列空白：

（1）A、B、C、D、E、F六種物質中含有的同一種元素在周期表中位置         ，
（2）寫出反應④的離子方程式                                     。
（3）若向氣體K的水溶液中加入鹽酸，使其恰好完全反應，所得溶液的
pH   7 （填“＞”、“＜”或“=”），用離子方程式表示其原因：                   。
II.電浮選凝聚法是工業上采用的一種污水處理方法：保持污水的pH在5．0～6．0之間，通過電解生成Fe（OH）₃沉淀。Fe（OH）₃有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用。陰極產生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，刮去（或撇掉）浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。某科研小組用電浮選凝聚法處理污水，設計裝置如圖所示：

（1）電解池陽極的電極反應分別是
①                           ；②。
（2）熔融鹽燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質，以CH₄為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極。已知負極的電極反應是。
①正極的電極反應是                                   。
②為了使該燃料電池長時間穩定運行，電池的電解質組成應保持穩定。為此電池工作時必須有部分A物質參加循環。則A物質的化學式是        。
（3）實驗過程中，若在陰極產生了44．8 L（標準狀況）氣體，則熔融鹽燃料電池消耗CH₄（標準狀況）         L。

Answer 1

I. （1）第四周期、第Ⅷ族（1分）
（2）2Al+2OH^－+6H₂O====2[Al(OH)₄]^- +3H₂↑  （2分）
（3）<（1分）  NH+H₂O  NH₃·H₂O+H⁺ （2分）
II. （1）Fe-2e^-=Fe²⁺  (2分)
（2）①O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-   (2O₂+4CO₂+8e^-=4CO₃^2-)   (2分)  ②CO₂  (2分)
（3）11.2  (2分)

I根據圖中的轉化關系可以看出，含有的這種元素應是變價的金屬元素，常見的是鐵元素，即A、B、C、D、E、F分別是Fe、Fe₃O₄、FeCl₂、FeCl₃、Fe(OH)₂、Fe(OH)₃。G能溶于氫氧化鈉溶液，常見的固體化合物是三氧化二鋁，則I是鋁，H是氧氣，反應①是鋁熱反應。
Ⅱ根據燃料電池可得出鐵是陽極，鋁是陰極，陽極反應式為Fe-2e^-=Fe²⁺。在燃料電池中氧氣通入正極發生還原反應，由于是以熔融碳酸鹽為電解質，所以正極反應式為O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2。。根據正極和負極的電極反應式可知該物質是二氧化碳。陰極產生氫氣，物質的量是2mol，轉移電子4mol，1mol甲烷失去8電子，根據得失電子守恒知消耗甲烷0.5mol，其體積是11.2L。