26. 水是生命之源,中国有漫长的海岸线,辽阔的海洋蕴藏着丰富的资源。
(1)海洋为我们提供了营养丰富的食材。鱼虾富含的
_______是机体生长及修补受损组织的主要原料。
(2)我国在海域可燃冰开采领域取得重大突破,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍,可燃冰主要成分是甲烷水合物,化学式为CH
4·8H
2O。写出甲烷燃烧的化学方程式为
_______。
(3)海水淡化可缓解淡水资源匮乏问题。
从海水中获得淡水可采取的方法是
_______(填“过滤”、“吸附”或“蒸馏”);
(4)海水中含量最多的溶质是
_______。饱和食盐水常用于生产氯气、烧碱等,已知95℃时食盐的溶解度为38g,配制95℃时100kg饱和食盐水,需食盐至少
_______kg(计算结果保留一位小数),电解得含氢氧化钠质量分数30%,含氯化钠质量分数4%的混合溶液,为了获取氢氧化钠固体,采取的三步操作是
_______。
溶解度 | 20℃ | 40℃ | 60℃ | 80℃ | 100℃ |
氢氧化钠 | 109 | 129 | 174 | 314 | 347 |
氯化钠 | 36.0 | 36.4 | 37 | 38.2 | 40 |
(5)科技部高技术研究发展中心发布2022年度中国科学十大进展,“全新原理实现海水直接电解制氢”研究成果入选其中。这项技术叫作“海水无淡化原位直接电解制氢技术”(如图),它利用了一种特殊设计的电极结构和催化剂材料,在电解槽内形成了一个屏障。这个屏障可以完全隔绝掉海水中的盐分和杂质,并且保证了电流在两个极间均匀地传递。颠覆了电解水制氢必须采用纯水(加电解质)的传统制氢模式,实现了无淡化过程、无副反应、无额外能耗且高效的海水直接电解制氢。其核心原理如图二所示。我国将打造全球首个海上风电无淡化海水直接电解制氢平台,将有力推动该技术快速产业落地,打造海水制氢产业化。
①图中海水直接电解制氢中,电解槽内屏障的作用类似于化学实验室中的
_______操作。产生氧气的电极为
_______(填“正”或“负”)极。
②下列说法正确的是
_______。
a.海水直接制氢无需消耗电能
b.海水直接制氢与传统制氢方法相比节约了成本
c.利用海上风电无淡化海水直接电解制氢,充分利用可再生能源直接制氢
d.海水制氢产业化将有利于实现碳中和,促进能源结构的调整优化
(6)某化学兴趣小组成员,对氢氧化钙溶液作为电解质进行电解水实验进行探究。
【查阅资料】溶液的导电能力越强,溶液的电导率越大。单位体积溶液中某离子的个数越多,则该离子的浓度越大,溶液的导电能力越强。
①在图二的A、B两个相同装置中,分别放入等体积的水和饱和石灰水,通电后发现B装置灯泡更亮,原因是
_______。
②接通直流电,同时利用温度传感器测量溶液的温度。观察到B装置中插入溶液的两个碳棒(石墨)电极附近有气泡产生,一段时间后发现烧杯中的溶液的温度由24℃变为28℃,同时出现白色浑浊,这可能是因为析出了氢氧化钙固体,析出氢氧化钙固体的原因可能是
_______。
③仔细观察,发现B装置中,白色浑浊出现在正极附近。可能是正极产生的气体与石墨电极中的碳反应生成二氧化碳而使石灰水变浑浊,如果假设成立,则最后一步反应的化学方程式为
_______。
④验证白色浑浊液体的成分
取上述实验得到的浑浊液体少量,滴加酚酞变红色。将B装置中剩余浑浊液搅拌均匀后分成等体积的两份,第一组同学取一份加入一定量的稀盐酸,没有发现气泡产生。第二组同学取另一份倒入密封的三颈烧瓶中进行数字化实验。连接好传感器等装置,先开启测量二氧化碳含量的数据传感器,然后用注射器注入足量的稀盐酸数字化实验装置及所测量到的二氧化碳体积分数变化情况如图
实验结论:第二组同学通过图像分析说明白色浑浊溶液中存在
_______(除水外)。
⑤实验反思:第一组同学的实验中,没有发现产生气泡,原因可能是
_______。
第二组同学在数字化实验中,发现曲线图开始时段的CO
2百分比下降,可能的原因是
_______。