Question

水是重要的自然资源，与人类的发展密切相关。

（1）25℃时，水能按下列方式电离：

H₂O＋H₂OH₃O^＋＋OH^－  K₁＝1.0×10^－14

OH^－＋H₂OH₃O^＋＋O^2－  K₂＝1.0×10^－36

水中c(O^2－) ＝          mol·L^－1­­（填数值）。

（2）水广泛应用于化学反应。将干燥的碘粉与铝粉混合未见反应，滴加一滴水后升起紫色的碘蒸气，最后得到白色固体。有关该实验的解释合理的是            。

A．加水使碘和铝粉形成溶液            B．水作氧化剂

C．碘粉与铝粉反应是放热反应          D．水作催化剂

（3）铁酸铜（CuFe₂O₄）是很有前景的热化学循环分解水制氢的材料。

ⅰ.某课外小组制备铁酸铜（CuFe₂O₄）的流程如下：

搅拌Ⅰ所得溶液中Fe(NO₃)₃、Cu(NO₃)₂的物质的量浓度分别为2.6 mol·L^－1、1.3 mol·L^－1。

①搅拌Ⅰ所得溶液中Fe元素的存在形式有Fe^3＋和             （填化学式）。

②搅拌Ⅱ要跟踪操作过程的pH变化。在滴加KOH溶液至pH＝4的过程中（假设溶液体积不变），小组同学绘制溶液中c(Fe^3＋)、c(Cu^2＋)随pH变化的曲线如下图，其中正确的是           （用“A”、“B”填空）。（已知：K_sp[Fe(OH)₃]＝2.6×10^－39、K_sp[Cu(OH)₂]＝2.2×10^－20）

③操作Ⅲ为              、           。

ⅱ.在热化学循环分解水制氢的过程中，铁酸铜（CuFe₂O₄）先要煅烧成氧缺位体（CuFe₂O_4－a），氧缺位值（a）越大，活性越高，制氢越容易。

④氧缺位体与水反应制氢的化学方程式为                    。

⑤课外小组将铁酸铜样品在N₂的气氛中充分煅烧，得氧缺位体的质量为原质量的96.6%，则氧缺位值（a）＝               。

Answer

（1）1.0×10－36 mol·L－1­­ （2分）（2）C、D （2分）（3）① Fe(OH)3 （1分）② B （2分）

③洗涤、干燥（2分） ④ CuFe2O4－a＋aH2O＝CuFe2O4＋aH2↑ （2分）⑤ 0.51（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据第一个方程式可知，c(H3O＋)×c(OH－)=1.0×10－14，且c(H3O＋)=c(OH－)=1.0×10-7，故第二个方程式的K2=；故c(O2-)=1.0×10-36；

（2）加入水后，反应放热将干燥的碘粉与铝粉混合未见反应，滴加一滴水后升起紫色的碘蒸气，使碘单质和铝反应生成碘化铝（白色固体），水做催化剂，答案选CD；

（3）①由于Fe3+水解，生成Fe(OH)3；

②pH=4时，c(OH-)=10-10mol/L，根据Ksp计算，得到c(OH-)=＜10-10,故Fe3+没有沉淀，因此Fe3+不会减少，A错误，B正确；

③操作Ⅲ要除去可溶性杂质，故需要洗涤、干燥；

④根据提示可得到反应为CuFe2O4－a ＋aH2O＝CuFe2O4＋aH2↑；

⑤得氧缺位体的质量为原质量的96.6%说明得氧缺位体的相对分子质量是铁酸铜相对分子质量的96.6%，故可得到关系式：，a=0.51。

考点：考查电离平衡计算、物质的分离和提纯相关知识