26.水是生命之源,中國有漫長的海岸線,遼闊的海洋蘊藏著豐富的資源。
(1)海洋為我們提供了營養(yǎng)豐富的食材。魚蝦富含的
是機體生長及修補受損組織的主要原料。
(2)我國在海域可燃冰開采領(lǐng)域取得重大突破,“可燃冰”完全燃燒放出的熱量達到煤氣的數(shù)十倍,可燃冰主要成分是甲烷水合物,化學式為CH4?8H2O。寫出甲烷燃燒的化學方程式為
。
(3)海水淡化可緩解淡水資源匱乏問題。
從海水中獲得淡水可采取的方法是
(填“過濾”、“吸附”或“蒸餾”)。
(4)海水中含量最多的溶質(zhì)是
。飽和食鹽水常用于生產(chǎn)氯氣、燒堿等,已知95℃時食鹽的溶解度為38g,配制95℃時100kg飽和食鹽水,需食鹽至少
kg(計算結(jié)果保留一位小數(shù)),電解得含氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù)30%,含氯化鈉質(zhì)量分數(shù)4%的混合溶液,為了獲取氫氧化鈉固體,采取的三步操作是
。
溶解度 |
20℃ |
40℃ |
60℃ |
80℃ |
100℃ |
氫氧化鈉 |
109 |
129 |
174 |
314 |
347 |
氯化鈉 |
36.0 |
36.4 |
37 |
38.2 |
40 |
(5)科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心發(fā)布2022年度中國科學十大進展,“全新原理實現(xiàn)海水直接電解制氫”研究成果入選其中。這項技術(shù)叫作“海水無淡化原位直接電解制氫技術(shù)”(圖一),它利用了一種特殊設計的電極結(jié)構(gòu)和催化劑材料,在電解槽內(nèi)形成了一個屏障。這個屏障可以完全隔絕掉海水中的鹽分和雜質(zhì),并且保證了電流在兩個極間均勻地傳遞。顛覆了電解水制氫必須采用純水(加電解質(zhì))的傳統(tǒng)制氫模式,實現(xiàn)了無淡化過程、無副反應、無額外能耗且高效的海水直接電解制氫。其核心原理如圖二所示。我國將打造全球首個海上風電無淡化海水直接電解制氫平臺,將有力推動該技術(shù)快速產(chǎn)業(yè)落地,打造海水制氫產(chǎn)業(yè)化。
①圖一中海水直接電解制氫中,電解槽內(nèi)屏障的作用類似于化學實驗室中的
操作。產(chǎn)生氧氣的電極為
(填“正”或“負”)極。
②下列說法正確的是
。
a.海水直接制氫無需消耗電能
b.海水直接制氫與傳統(tǒng)制氫方法相比節(jié)約了成本
c.利用海上風電無淡化海水直接電解制氫,充分利用可再生能源直接制氫
d.海水制氫產(chǎn)業(yè)化將有利于實現(xiàn)碳中和,促進能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化
(6)某化學興趣小組成員,對氫氧化鈣溶液作為電解質(zhì)進行電解水實驗進行探究。
【查閱資料】溶液的導電能力越強,溶液的電導率越大。單位體積溶液中某離子的個數(shù)越多,則該離子的濃度越大,溶液的導電能力越強。
①在圖二的A、B兩個相同裝置中,分別放入等體積的水和飽和石灰水,通電后發(fā)現(xiàn)B裝置燈泡更亮,原因是
。
②接通直流電,同時利用溫度傳感器測量溶液的溫度。觀察到B裝置中插入溶液的兩個碳棒(石墨)電極附近有氣泡產(chǎn)生,一段時間后發(fā)現(xiàn)燒杯中的溶液的溫度由24℃變?yōu)?8℃,同時出現(xiàn)白色渾濁,這可能是因為析出了氫氧化鈣固體,析出氫氧化鈣固體的原因可能是
。
③仔細觀察,發(fā)現(xiàn)B裝置中,白色渾濁出現(xiàn)在正極附近??赡苁钦龢O產(chǎn)生的氣體與石墨電極中的碳反應生成二氧化碳而使石灰水變渾濁,如果假設成立,則最后一步反應的化學方程式為
。
④驗證白色渾濁液體的成分
取上述實驗得到的渾濁液體少量,滴加酚酞變紅色。將B裝置中剩余渾濁液攪拌均勻后分成等體積的兩份,第一組同學取一份加入一定量的稀鹽酸,沒有發(fā)現(xiàn)氣泡產(chǎn)生。第二組同學取另一份倒入密封的三頸燒瓶中進行數(shù)字化實驗。連接好傳感器等裝置,先開啟測量二氧化碳含量的數(shù)據(jù)傳感器,然后用注射器注入足量的稀鹽酸數(shù)字化實驗裝置及所測量到的二氧化碳體積分數(shù)變化情況如圖三。
實驗結(jié)論:第二組同學通過圖像分析說明白色渾濁溶液中存在
(除水外)。
⑤實驗反思:第一組同學的實驗中,沒有發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生氣泡,原因可能是
。
第二組同學在數(shù)字化實驗中,發(fā)現(xiàn)曲線圖開始時段的CO
2百分比下降,可能的原因是
。