某研究性学习小组对铝热反应实验
展开研究。现行高中化学教材中对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学
手册》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔点、沸点数据如下：
| 物质 |
Al |
Al2O3 |
Fe |
Fe2O3 |
| 熔点/℃ |
660 |
2054 |
1535 |
1462 |
| 沸点/℃ |
2467 |
2980 |
2750 |
- |
I. ⑴某同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是：该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理？答：_________________(填“合理”或“不合理)
⑵设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试是_______________。
⑶实验室溶解该熔融物，下列试剂中最好的是____________(填序号)。
A．浓硫酸 B．稀硫酸 C．稀硝酸 D．氢氧化钠溶液
II．实验研究发现，硝酸发生氧化还原反应时，硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低。某同学取一定量上述的熔融物与一定量很稀的硝酸充分反应，反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中，逐滴加入4mol·L－１的氢氧化钠溶液，所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。试回答下列问题：
⑴图中OC段没有沉淀生成，此阶段发生反应的化学方程式为__________________________________。
⑵在DE段，沉淀的物质的量没有变化，则此阶段发生反应的离子方程式是
_______________ _______；
上述现象说明溶液中________ _________结合OH－的能力比_______强（填离子符号）。
（3） B与A的差值为_________mol。B点对应的沉淀的物质的量为________mol，C点对应的氢氧化钠溶液的体积为___________mL
TiO2在工业生产和日常生活中有重要用途。
I．工业上用钛矿石（FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）经过下述反应制得：
其中，步骤②发生的反应为：2H2SO4＋FeTiO3=TiOSO4＋FeSO4＋2H2O。
（1）净化钛矿石时，是否需要除去杂质FeO？答： （填“需要”或“不需要”）。
（2）净化钛矿石时，需用浓氢氧化钠溶液来处理，写出该过程中发生反应的化学方程式。
答： 。
II．TiO2可通过下述两种方法制备金属钛：
“方法一”是电解TiO2来获得Ti（同时产生O2）：将处理过的TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaCl2为电解液，用碳块作电解槽池。
（3）阴极反应的电极反应式为___________________________________。
（4）电解过程中需定期向电解槽池中加入碳块的原因是______________________。
“方法二”是先将TiO2与Cl2、C反应得到TiCl4，再用镁还原得到Ti。因下述反应难于发生：
TiO2 (s)＋2Cl2 (g)
TiCl4(l)＋O2 (g) ΔH=＋151 kJ·mol－1
所以不能直接由TiO2 和Cl2反应（即氯化反应）来制取TiCl4。当往氯化反应体系中加入碳后，碳与上述反应发生耦合，使得反应在高温条件下能顺利进行。
（5）已知：C(s)＋O2 (g) = CO2 (g) ΔH=－394 kJ·mol－1。请填空：
TiO2 (s)＋C (s)＋2Cl2 (g) = TiCl4 (l)＋CO2 (g) ΔH= ______________
（6）从化学平衡的角度解释：往氯化反应体系中加入碳时，氯化反应能顺利进行的原因。
答：____________________________________________。
［化学——选修有机化学基础］
某水质稳定剂是由马来酸酐和乙酸乙烯酯聚合而成，可有效防止水垢的产生。
（1）马来酸酐可由马来酸分子内脱水制得。马来酸酐分子中含有五个原子构成的环状结构；马来酸的相对分子质量为116，实验式为CHO，其核磁共振
氢谱显示有两个波峰，面积比为1 : 1。
①马来酸的分子式为 。
②马来酸不能发生的反应是 （填写序号）。
a．加成反应 b．氧化反应 c．消去反应
d．酯化反应 e．水解反应 f．加聚反应
③马来酸酐结构简式为 。
（2）已知：Ⅰ．在一定条件下，乙炔能分别与水．乙酸发生加成反应。
Ⅱ．乙烯醇（CH2＝CHOH）不能稳定存在，迅速转变成乙醛。
只用乙炔为有机原料合成乙酸乙烯酯（CH3COOCH＝CH2），合成路线如下：
写出反应②．③的化学方程式：
② 
③
（3）乙酸乙烯酯有多种同分异构体。与乙酸乙烯酯具有相同官能团且能发生银镜反应的同分异构体有 种。
[选修一物质结构与性质]
有X、Y、Z、Q、M 、E、N、G前四周期且原子序数递增的八种元素，其中X的原子中没有成对电子，Y元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子数相同，Z元素基态原子核外有两个电子层，最外层有3个未成对电子，Q的基态原子核外成对电子数是成单电子数的3倍，E原子得到一个电子后3p轨道全充满，G+中所有电子正好全部充满K、L、M三个电子层。M、N原子的价层电子构型为nS1，其电离能数据如下表：
| |
M |
N |
| 第一电离能（kJ/mol） |
495．8 |
418．8 |
回答下列问题：
（1）Z元素原子的价层电子的轨道表示式为： ；
（2）由X、Y形成的Y2X2分子中，含有 个
键， 个
键：
（3）比较ME、NE的熔点高低并说明理由 。
（4）Y、Z、Q的第一电离能由小到大的顺序为 。（用元素符号回答）
（5）YQ2中心原子的杂化方式为___________，有一种与YQ2互为等电子体的离子，能用于鉴别Fe3+ ，写出其电子式________________。
（6）GE的晶胞结构如图所示，阴离子周围最近的阳离子有 个；GE晶体的密度为ag·cm-3，则晶胞的体积是 （只要求列出计算式）。
[化学——化学与技术]
硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位。请回答硫酸工业中的如下问题：
（1）若从下列四个城市中选择一处新建一座硫酸厂，你认为厂址宜选在 的郊区（填标号）；
| A．有丰富黄铁矿资源的城市 | B．风光秀丽的旅游城市 |
| C．消耗硫酸甚多的工业城市 | D．人口稠密的文化、商业中心城市 |
（2）CuFeS2 是黄铁矿的另一成分，煅烧时CuFeS2 转化为CuO、Fe2O3和SO2，该反应的化学方程式为 。
（3）为提高SO3吸收率，实际生产中通常用 吸收SO3。
（4）已知反应2SO2+O2
2SO3 △H <0，现将0．050mol SO2和0．030mol O2充入容积为1L的密闭容器中，反应在一定条件下达到平衡，测得反应后容器压强缩小到原来压强的75%，则该条件下SO 2的转化率为________；该条件下的平衡常数为__________。
（5）由硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4（由CuO与SO3在沸腾炉中化合而成），其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而变化（见下表）
| 沸腾炉温度/℃ |
600 |
620 |
640 |
660 |
| 炉渣中CuSO4的质量分数/% |
9．3 |
9．2 |
9．0 |
8．4 |
已知CuSO4在低于660℃时不会分解，请简要分析上表中CuSO4 的质量分数随温度升高而降低的原因 。
（6）在硫酸工业尾气中，SO2是主要大气污染物，必须进行净化处理，处理方法可用
（填名称）吸收，然后再用硫酸处理，重新生成SO2和一种生产水泥的辅料，写出这两步反应的化学方程式 。
2009年12月7日一18日在丹麦首都哥本哈根召开的联合国气候会议，就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议。而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了全世界的普遍重视。为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。
（1）目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理，进行如下实验：某温度下，在容积为2L的密闭容器中，充入1mol CO2和3．25mol H2，在一定条件下发生反应，测得CO2、CH3OH（g）和H2O（g）的物质的量（n）随时间变化如右图所示：
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）= 。
②下列措施中一定不能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的是： 。
| A．降低温度 | B．缩小容器的容积 |
| C．将水蒸气从体系中分离 | D．使用更有效的催化剂 |
（2）常温常压下，饱和CO 2水溶液的pH =5．6，c（H2CO3）=1．5 ×l0-5 mol·L-1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3
HCO3-+H+的电离平衡常数K= 。（已知：10 -5．6=2．5×l0-6）。
（3）标准状况下，将1．12LCO2通入100mL 1mol·L-1的NaOH溶液中，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为 ；
（4）如图是乙醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的结构示意图，则a处通入的是 （填“乙醇”或“氧气”），b处电极上发生的电极反应是： 。
（5）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=2．8×10—9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为2×10—4mo1/L ，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为 。
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