Question

（14分）I.  A～J分别表示中学化学中常见的一种物质，它们之间相互关系如下图所示（部分反应物、生成物没有列出），且已知G为主族元素的固态氧化物，A、B、C、D、E、  F六种物质中均含同一种元素。请填写下列空白：

（1）A、B、C、D、E、F六种物质中含有的同一种元素在周期表中位置          ，

    （2）写出反应④的离子方程式                                      。

（3）若向气体K的水溶液中加入盐酸，使其恰好完全反应，所得溶液的

pH    7  （填“＞”、“＜”或“=”），用离子方程式表示其原因：                    。

II.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5．0～6．0之间，通过电解生成Fe（OH）₃沉淀。Fe（OH）₃有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去（或撇掉）浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如图所示：

（1）电解池阳极的电极反应分别是

①                            ； ②。

（2）熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH₄为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是。

①正极的电极反应是                                    。

②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环。则A物质的化学式是         。

（3）实验过程中，若在阴极产生了44．8 L（标准状况）气体，则熔融盐燃料电池消耗CH₄（标准状况）          L。

Answer

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-=2CO32-   (2O2+4CO2+8e-=4CO32-)   (2分)   ②CO2   (2分)

   （3）11.2  (2分)

【解析】I根据图中的转化关系可以看出，含有的这种元素应是变价的金属元素，常见的是铁元素，即A、B、C、D、E、F分别是Fe、Fe3O4、FeCl2、FeCl3、Fe(OH)2、Fe(OH)3。G能溶于氢氧化钠溶液，常见的固体化合物是三氧化二铝，则I是铝，H是氧气，反应①是铝热反应。

Ⅱ根据燃料电池可得出铁是阳极，铝是阴极，阳极反应式为Fe-2e-=Fe2+。在燃料电池中氧气通入正极发生还原反应，由于是以熔融碳酸盐为电解质，所以正极反应式为O2+2CO2+4e-=2CO32。。根据正极和负极的电极反应式可知该物质是二氧化碳。阴极产生氢气，物质的量是2mol，转移电子4mol，1mol甲烷失去8电子，根据得失电子守恒知消耗甲烷0.5mol，其体积是11.2L。