(12分) 氮化硅硬度大、熔点高、不溶于酸（氢氟酸除外），是一种重要的结构陶瓷材料。一种用工业硅（含少量钾、钠、铁、铜的氧化物），已知硅的熔点是1420℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺主要流程如下：
（1）净化N2和H2时，铜屑的作用是： ；硅胶的作用是 。
（2）在氮化炉中3SiO2(s)+2N2(g)=Si3N4(s) △H=－727.5kJ/mol，开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度： ；体系中要通入适量的氢气是为了 。
（3）X可能是 （选填：“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氢氟酸”）。
（4）用硅粉作硅源、叠氮化钠（NaN3）作氮源，直接燃烧生成氮化硅（发生置换反应），该反应的化学方程式为： 。
已知H2O2、KMnO4、NaClO、K2Cr2O7均具有强氧化性。从溶液中将Cu2+、Fe2+、Fe3+沉淀为氢氧化物所需pH分别为6.4，6.4，3.7。现有某氯化铜晶体中含有FeCl2杂质，为制取纯净的CuCl2·2H2O，首先将其制成水溶液，然后按如图所示步骤进行提纯。
回答下列问题：
（1）最适合本实验的氧化剂是_____________。（填序号）
a．K2Cr2O7 b．H2O2 c．NaClO d．KMnO4
加入氧化剂对应的离子方程式为：_____________________________。
（2）物质Y是______________（填名称）。
（3）本实验加碱沉淀法能不能达到目的？______________原因是_________________________。
（4）最后能否直接蒸发结晶?若不能，应如何操作? _________________。
（5）加氧化剂的目的是__________________________。
（6）除去Fe3+的有关离子方程式_______________________________。
雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)
2CO2(g)＋N2(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如下图所示。
据此判断：
①该反应的ΔH__________0(填“＞”或“＜”)，ΔS__________0(填“＞”或“＜”)
②在T1温度下，0～2 s内的平均反应速率v(N2)＝____________________。
③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若增大催化剂的表面积，则CO转化率__________（填“增大”，“减少”或“不变”）
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________________(填字母)。
（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如：CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－867.0 kJ·mol－1
2NO2(g)
N2O4(g)ΔH＝－56.9 kJ·mol－1
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(g)的热化学方程式_________________。
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。电极a、b表面发生的电极反应式分别为
a：_________________________________________；
b：_________________________________________。
【化学选修2—化学与技术】电镀厂曾采用有氰电镀工艺，由于排放的废水中含有的剧毒CN－离子，而逐渐被无氰电镀工艺替代。处理有氰电镀的废水时，可在催化剂TiO2作用下，先用NaClO将CN－离子氧化成CNO－，再在酸性条件下继续被NaClO氧化成N2和CO2。环保工作人员在密闭系统中用下图装置进行实验，以证明处理方法的有效性，并测定CN－被处理的百分率。将浓缩后含CN－离子的污水与过量NaClO溶液的混合液共200mL（其中CN－的浓度为0.05mol·L－1）倒入甲中，塞上橡皮塞，一段时间后，打开橡皮塞和活塞，使溶液全部放入乙中，关闭活塞。
回答下列问题：
（1）乙中反应的离子方程式为 ，氧化产物是 ；
（2）乙中生成的气体除N2和CO2外，还有HCl及副产物Cl2等，上述实验是通过测定二氧化碳的量来确定对CN－的处理效果。则丙中加入的除杂试剂是 （填字母），原因是 ；
a．饱和食盐水 b．饱和NaHCO3溶液 c．浓NaOH溶液 d．浓硫酸
（3）丁在实验中的作用是 ，原理是 ；
（4）干燥管中装有物质是 ，作用是 ；
（5）戊中盛有含Ca(OH)20.02mol的石灰水，若实验中戊中共生成0.82 g沉淀，则该实验中测得CN－被处理的百分率等于 ，请说明该测得值与实际处理的百分率相比偏高还是偏低 ；
（6）请提出两个能提高准确度的建议（要有可操作性，不宜使操作变得过于复杂） ， 。
甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列反应合成甲醇CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g) ΔH
（1）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
| 温度 |
250 ℃ |
300 ℃ |
350 ℃ |
| K |
3.041 |
1.000 |
0.120 |
由表中数据判断ΔH________0 (填“＞”、“＝”或“＜”)，化学平衡常数表达式K= ；
（2）300 ℃时，在体积为2.0 L的密闭容器中通入2 mol CO和4 mol H2 ，经过20 s 达到平衡状态，
①计算20 s内CO的反应速率为 ，此时容器中甲醇的体积分数为 ；
②若向上述平衡体系中同时加入1mol CO，2mol H2 和1mol CH3OH气体，平衡移动情况是__________(填“向右”、“向左”或“不移动”)，原因是 ；
（3）已知在常温常压下：
①2CH3OH(l)＋3O2(g) = 2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH1＝－1277.0 kJ/mol
②2CO(g)+O2(g) = 2CO2(g) ΔH2＝－566.0kJ/mol
③H2O(g) = H2O(l) ΔH3＝－44 kJ/mol写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式： ；
（4）甲醇，氧气可制作燃料电池，写出以氢氧化钾为电解质甲醇燃料电池负极反应式 ；如图，电解KI溶液制碘，在粗试管中加入饱和的KI溶液，然后再加入苯，插入一根石墨电极和一根铁电极，使用该燃料电池做电源，铁电极与 极（填正或负）相连接，通电一段时间后，断开电源，振荡试管，上层溶液为 色，当有1.27g 碘单质生成时,需要 g CH3OH。
废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn 总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO 的部分实验过程如下：
（1）写出铜帽溶解时铜与加入的稀硫酸、30%H2O2反应的离子反应方程式 ；铜帽溶解完全后，需加热(至沸)将溶液中过量的H2O2除去。
（2）为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2＋的含量。实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu2＋的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=3～4，加入过量的KI，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下：2Cu2＋+4I－=2CuI(白色)↓+I2 2S2O32－+I2=2I－+S4O62－
①滴定选用的指示剂为 ，滴定终点观察到的现象为 ；
②某同学称取1.0g电池铜帽进行实验，得到100.00mL含有Cu2＋的溶液，量取20.00mL上述含有Cu2＋的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=3～4，加入过量的KI，用0.1000mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点。再重复操作实验3次，记录数据如下：
| 实验编号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
| V（Na2S2O3）(mL) |
28.32 |
25.31 |
25.30 |
25.32 |
计算电池铜帽中Cu的质量分数为 ，（结果保留四位有效数字）若滴定前溶液中的H2O2没有除
尽，则所测定c (Cu2＋)将会 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)；
（3）常温下，若向50mL 0.0001mol/L CuSO4溶液中加入50mL0.00022mol/LNaOH溶液，生成了沉淀。已知KSP[Cu (OH)2] =2.0×10－20(mol/L)3，计算沉淀生成后溶液中c(Cu2+)= mol/L；
（4）已知pH>11 时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH 按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。
| |
开始沉淀的pH |
沉淀完全的pH |
| Fe3＋ |
1.1 |
3.2 |
| Fe2＋ |
5.8 |
8.8 |
| Zn2＋ |
5.9 |
8.9 |
实验中可选用的试剂：30%H2O2、1.0 mol·L-1HNO3、1.0 mol·L-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为：①向滤液中加入适量30% H2O2，使其充分反应；
② ；③过滤；
④ ；⑤过滤、洗涤、干燥；⑥900℃煅烧。
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