Question

【題目】天宮二號空間實驗室已于2016 年9月15日22時04分在酒泉衛星發射中心發射成功。請回答下列問題：

（1）耐輻照石英玻璃是航天器姿態控制系統的核心元件。石英玻璃的成分是______（填化學式）

（2）“碳纖維復合材料制品”應用于“天宮二號”的推進系統。碳纖維復合材料具有重量輕、可設計強度高的特點。碳纖維復合材料由碳纖維和合成樹脂組成，其中合成樹脂是高分子化合物，則制備合成樹脂的反應類型是_____________。

（3）太陽能電池帆板是“天宮二號”空間運行的動力源泉，其性能直接影響到“天宮二號”的運行壽命和可靠性。

① 天宮二號使用的光伏太陽能電池，該電池的核心材料是_____，其能量轉化方式為_____。

② 下圖是一種全天候太陽能電池的工作原理：

太陽照射時的總反應為V3++ VO2++ H2O=V2++VO2++2H+，則負極反應式為__________；夜間時，電池正極為______（填“a”或“b”）。

（4）太陽能、風能發電逐漸得到廣泛應用，下列說法中，正確的是______(填字母序號)。

a.太陽能、風能都是清潔能源

b.太陽能電池組實現了太陽能到電能的轉化

c.控制系統能夠控制儲能系統是充電還是放電

d.陽光或風力充足時，儲能系統實現由化學能到電能的轉化

(5)含釩廢水會造成水體污染，對含釩廢水(除VO2+外，還含有Al3+，Fe3+等)進行綜合處理可實現釩資源的回收利用，流程如下:

已知溶液pH范圍不同時，釩的存在形式如下表所示:

釩的化合價	pH<2	pH>11
+4價	VO2+，VO(OH)+	VO(OH)3-
+5價	VO2+	VO43-

①加入NaOH調節溶液pH至13時，沉淀1達最大量，并由灰白色轉變為紅褐色，用化學用語表示加入NaOH后生成沉淀1的反應過程為_______、_______；所得濾液1中，鋁元素的存在形式為__________。

②向堿性的濾液1 (V的化合價為+4)中加入H2O2的作用是________(用離子方程式表示)。

Answer 1

【答案】SiO2 聚合反應Si（或答“晶體硅”）太陽能轉化為電能VO2+ +H2O-e - =VO2++2H+babcFe2+ + 2OH- Fe(OH)2↓4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 4Fe(OH)3AlO2-2VO(OH)3- + H2O2 + 4OH- 2VO43-+ 6H2O

【解析】

(1)石英玻璃的成分是二氧化硅，化學式為：SiO2；故答案為：SiO2；

(2)合成樹脂是高分子化合物，制備合成樹脂的反應類型是聚合反應，故答案為：聚合反應；

(3)①天宮二號使用的光伏太陽能電池的核心材料是半導體硅，天宮二號使用的光伏太陽能電池是將太陽能轉化為電能，故答案為：Si；太陽能轉化為電能；

②負極發生氧化反應，化合價升高，所以電極反應式為：VO2++H2O-e-=VO2++2H+夜間時，電池正極VO2+得電子發生還原反應，所以正極為b，故答案為：VO2++H2O-e-=VO2++2H+；b；

(4)a．太陽能、風能都是新能源，屬于清潔能源，不污染環境，故a正確；b．由能量轉化圖可知太陽能電池組實現了太陽能到電能的轉化，故b正確；c．由圖示可知控制系統與儲能系統可實現充、放電的轉化，故c正確；d．陽光或風力充足時，儲能系統實現由太陽能、風能到電能的轉化，故d錯誤；故答案為：abc；

(5)①沉淀1含有氫氧化鐵，設計反應為Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，因氫氧化鋁為兩性氫氧化物，可與氫氧化鈉溶液反應，所得濾液1中，鋁元素的存在形式為AlO2-，故答案為：Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓；4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3；AlO2-；

②過氧化氫具有強氧化性，由表中數據可知，向堿性的濾液1(V的化合價為+4)中加入H2O2時發生了2VO(OH)3-+H2O2+4OH-=2VO43-+6H2O，故答案為：2VO(OH)3-+H2O2+4OH-=2VO43-+6H2O。