Question

16．普通紙張的主要成分是纖維素．在早期的紙張生產(chǎn)中，常采用紙張表面涂敷明礬的工藝，以填補(bǔ)其表面的微孔，防止墨跡擴(kuò)散．請(qǐng)回答下列問題：
（1）人們發(fā)現(xiàn)紙張會(huì)發(fā)生酸性腐蝕而變脆、破損，嚴(yán)重威脅紙質(zhì)文物的保存．經(jīng)分析檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)酸性腐蝕主要與造紙中涂敷明礬的工藝有關(guān)，其中的化學(xué)原理是明礬水解產(chǎn)生酸性環(huán)境，在酸性條件下纖維素水解，使高分子鏈斷裂；為了防止紙張的酸性腐蝕，可在紙漿中加入碳酸鈣等添加劑，該工藝原理的離子方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O．
（2）為了保護(hù)這些紙質(zhì)文物，有人建議采取如下措施：噴灑Zn（C₂H₅）₂．Zn（C₂H₅）₂可以與水反應(yīng)生成氧化鋅和乙烷，生成的氧化鋅可以防止酸性腐蝕．用該方法生成氧化鋅的化學(xué)方程式為Zn（C₂H₅）₂+H₂O═ZnO+2C₂H₆↑．
（3）現(xiàn)代造紙工藝常用鈦白粉（TiO₂）替代明礬．鈦白粉的一種工業(yè)制法是以鈦鐵礦（主要成分為FeTiO₃）為原料按下列過程進(jìn)行的，請(qǐng)完成下列化學(xué)方程式：
①2FeTiO₃+6C+7Cl₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO
②TiCl₄+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiO₂+2Cl₂
（4）某新型“紙電池”以碳納米管和金屬鋰為兩極，造紙用的纖維素在一種離子液體M中溶解作隔離膜，電池工作時(shí)的總反應(yīng)式為xLi+C（碳納米管）$?_{充電}^{放電}$Li_xC，下列有關(guān)說法正確的是B
A．放電時(shí)Li⁺由正極向負(fù)極移動(dòng)
B．充電池的陽極反應(yīng)式為L(zhǎng)i_xC-xe^-═xLi⁺+C
C．M可能為羧酸、醇等含活潑氫的有機(jī)物
D．鋰離子電池的比能量（單位質(zhì)量釋放的能量）低．

Answer 1

分析 （1）明礬電離產(chǎn)生的鋁離子為弱堿陽離子，水解顯酸性，而纖維素在酸性條件下能發(fā)生水解，導(dǎo)致紙張發(fā)生腐蝕；
為了防止紙張的酸性腐蝕，可在紙漿中加入碳酸鈣等添加劑，碳酸鈣能夠與氫離子反應(yīng)而消耗氫離子，據(jù)此解答；
（2）由題目選項(xiàng)信息知Zn（C₂H₅）₂與水反應(yīng)生成氧化鋅和乙烷，氧化鋅和H⁺反應(yīng)生成鋅離子和水，據(jù)此書寫化學(xué)方程式；
（3）分析反應(yīng)中各元素化合價(jià)變化，找出元素化合價(jià)升高的元素和化合價(jià)降低的元素，依據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒規(guī)律結(jié)合原子個(gè)數(shù)守恒規(guī)律書寫方程式；
（4）A．原電池放電時(shí)，陽離子向正極移動(dòng)；
B．充電時(shí)，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
C．X為離子液體；
D．單位質(zhì)量所輸出電能越多，其比能量越大，性能越好．

解答 解：（1）明礬離產(chǎn)生的鋁離子為弱堿陽離子，水解顯酸性，紙張發(fā)生酸性腐蝕的原因是纖維素在酸性條件下能發(fā)生水解；碳酸鈣能中和H⁺，可防止紙張的酸性腐蝕，反應(yīng)的離子方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，所以為了防止紙張的酸性腐蝕，可在紙漿中加入碳酸鈣等添加劑；
故答案為：明礬水解產(chǎn)生酸性環(huán)境，在酸性條件下纖維素水解，使高分子鏈斷裂；CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O； 
（2）由信息可知：Zn（C₂H₅）₂可以與水反應(yīng)生成氧化鋅和乙烷，化學(xué)方程式為：Zn（C₂H₅）₂+H₂O=ZnO+2C₂H₆↑，氧化鋅可以與酸性溶液反應(yīng)，從而消耗掉氫離子，起到防止腐蝕的作用，反應(yīng)離子方程式：ZnO+H⁺=Zn²⁺+H₂O，
故答案為 Zn（C₂H₅）₂+H₂O=ZnO+2C₂H₆↑；
（3）①令FeTiO₃的系數(shù)為1，根據(jù)Ti原子守恒可知，TiCl₄的系數(shù)為1，由Fe原子守恒可知FeCl₃的系數(shù)為1，由O原子守恒可知CO的系數(shù)為3，根據(jù)C原子守恒可知C的系數(shù)為3，根據(jù)Cl原子守恒可知氯氣的系數(shù)為$\frac{7}{2}$，同時(shí)擴(kuò)大2倍，配平后方程式為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂+6C$\frac{\underline{\;900℃\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO，
故答案為：2，6，7；2，2，6；
（4）A．原電池放電時(shí)，Li⁺向正極移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B．充電時(shí)，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以陽極反應(yīng)式為L(zhǎng)i_xC-xe?═C+xLi，故B正確；
C．X為離子液體而不是分子液體，醇是非電解質(zhì)，在水溶液里以分子存在，故C錯(cuò)誤；
D．鋰元素的摩爾質(zhì)量較小，所以鋰單位質(zhì)量輸出電能多，則其比能量（單位質(zhì)量釋放的能量）高，故D錯(cuò)誤；
故選B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)方程式書寫，側(cè)重考查氧化還原反應(yīng)方程式配平，明確鹽類水解規(guī)律、氧化還原反應(yīng)基本概念、得失電子守恒規(guī)律是解題關(guān)鍵，題目難度中等．