Question

(16分)运用化学原理知识研究化学对于人类的生产生活、科研意义重大。

（1）工业上以黄铜矿(主要成分：CuFeS₂，其中S为-2价)为原料，采用火法熔炼工艺生产粗铜。CuFeS₂中Fe的化合价为_____，熔炼过程中所得炉渣的主要成分有FeO、Fe₂O₃、SiO₂，Al₂O₃等，若要利用炉渣制取铁红，下列实验操作不需要的是_____(填写字母代号)。

A．溶解       B．过滤       C．蒸发结晶       D．灼烧

（2）Mg(OH)₂是水垢的主要成分之一，用氯化铵溶液浸泡：可以溶解Mg(OH)₂，请结合平衡移动原理解释其原因_____。

（3）研究发现CuCl₂溶液中铜、氯元素的存在形式为Cu(H₂O)₄²⁺、CuCl₄^2-，电解CuCl₂溶液一段时间，阳极产生2.24L(标准状况)黄绿色气体，阴极析出红色物质，试计算该过程中共转移电子____mol，若要使电解质溶液恢复至原浓度，应向电解后的溶液中加入________。

（4）以硼氢化合物NaBH₄(B元素的化合价为+3价)和H₂O₂作原料的燃料电池，负极材料采用Pt／C，正极材料采用MnO₂。其工作原理如图所示。电池放电时Na⁺由____(填写“a”或“b”，下同)极区移向___________极区，该电池的负极反应式为__________________________________。

Answer

（1）+2（2分），C（2分）；

（2）溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡Mg(OH)2Mg2+(aq)+2OH-(aq)，加入NH4Cl溶液浸泡时，NH4+结合OH-生成一水合氨，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解（3分）；

（3）0.2（2分），13.5gCuCl2（2分）；

（4）a ； b（2分），BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O（3分）。

【解析】

试题分析：（1）在任何化合物中所有元素的正负化合价的代数和为0，由于CuFeS2中S的化合价为-2价，Cu是+2价，所以Fe的化合价为+2价，熔炼过程中所得炉渣的主要成分有FeO、Fe2O3、SiO2，Al2O3等，若要利用炉渣制取铁红，可以加入足量的NaOH溶液溶解，过滤除去SiO2，Al2O3，然后把沉淀洗涤，灼烧就得到铁红。所以不需要的不需要的是实验操作蒸发结晶，选项是C。（2）Mg(OH)2是水垢的主要成分之一，在水中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)，当用氯化铵溶液浸泡时，NH4+结合OH-生成一水合氨，平衡向正反应反应移动，从而使Mg(OH)2溶解。（3）研究发现CuCl2溶液中铜、氯元素的存在形式为Cu(H2O)42+、CuCl42-，电解CuCl2溶液一段时间，阳极产生2.24L(标准状况)黄绿色气体，根据电子守恒，可得n(Cl2)= 2.24L÷22.4L/mol=0.1mol，则n(e-)=2 n(Cl2)=0.2mol，反应方程式是：CuCl2Cu+ Cl2↑。则根据方程式中物质关系可知反应产生0.1mol Cl2，会消耗0.1mol CuCl2，其质量是m(CuCl2)=0.1mol×135g/mol=13.5g，要是溶液恢复至原浓度，应向电解后的溶液中加入13.5gCuCl2。（4）以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt／C，正极材料采用MnO2。根据工作原理图示可知，电池放电时a电极为负极。B电极为正极，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，Na+由a极区移向b极区，该电池的负极反应式为BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O。

考点：考查元素化合价的确定、沉淀溶解平衡的应用、电解原理的应用、原电池反应的电极确定及电极式的书写的知识。