[化学－选修化学与技术]
七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用，利用化工厂生产硼砂的废渣－硼镁泥可制取七水硫酸镁。硼镁泥的主要成分是MgCO3，还含有其他杂质(MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等）。
表1 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH
| 沉淀物 |
Al(OH)3 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Mn(OH)2 |
Mg(OH)2 |
| pH值 |
5.2 |
3.2 |
9.7 |
10.4 |
11.2 |
表2 两种盐的溶解度(单位为g／100g水)
| 温度/℃ |
10 |
30 |
40 |
50 |
60 |
| CaSO4 |
0.19 |
0.21 |
0.21 |
0.20 |
0.19 |
| MgSO4·7H2O |
30.9 |
35.5 |
40.8 |
45.6 |
/ |
硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：
根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度数据，试回答下列问题：
（1）过滤I的滤液中加入硼镁泥，调节溶液的pH＝5～6，再加入NaClO溶液加热煮沸，将溶液中的 Mn2+氧化成MnO2，反应的离子反应方程式为 。加热煮沸的主要目的 是 。
（2）沉淀B中除MnO2、SiO2外还含有 (填化学式)等物质。
（3）检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe3+的实验方法是 ；
（4）沉淀C的化学式是 。过滤III需趁热过滤的理由是
氮元素的化合物应用十分广泛。请回答：
（1）火箭燃料液态偏二甲肼（C2H8N2）是用液态N2O4作氧化剂，二者反应放出大量的热，生成无毒、无污染的气体和水。已知室温下，1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，则该反应的热化学方程式为 。
（2）298 K时，在2L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO2(g)
N2O4(g)ΔH＝-a kJ·mol－1 (a>0)
N2O4的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时， N2O4的浓度为NO2的2倍，回答下列问题：
①298k时，该反应的平衡常数为 L ·mol－1（精确到0.01）。
②下列情况不是处于平衡状态的是 ：
a.混合气体的密度保持不变；
b.混合气体的颜色不再变化；
c.气压恒定时。
③若反应在398K进行，某时刻测得n(NO2)="0.6" mol n(N2O4)=1.2mol，则此时V（正） V（逆）（填“>”、“<”或“=”）。
（3）NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 mol·L－1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L－1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。
试分析图中a、b、c、d、e五个点，
①b点时，溶液中发生水解反应的离子是______；
②在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是 。
（1）甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH4(g)+H2O(g)＝CO(g) + 3H2(g) △H＝+206.0 kJ·mol－1
II：CO(g)+2H2(g)＝CH3OH (g) △H＝－129.0 kJ·mol－1
CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH (g)和H2(g)的△H= 。
（2）将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O ( g )通入容积为10 L的反应器，在一定条件下发生反应I，测得在一定压强下CH4的转化率与温度的关系如图。假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H2表示该反应的平均反应速率为 mol·L-1·min-1。
（3）在某温度和压强下，将一定量 CO与H2充入密闭容器发生反应II生成甲醇，平衡后压缩容器体积至原来的l/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是 (填序号)：
a．c ( H2 )减少；
b.平衡常数K增大；
c．CH3OH 的物质的量增加；
d．正反应速率加快，逆反应速率减慢；
e．重新平衡c ( H2 )/ c (CH3OH )减小。
（4）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co2+氧化成Co3+，然后Co3+将甲醇氧化成CO2和H+（用石墨烯吸附除去Co2+）。现用下图装置模拟上述过程，
则：
Co2+在阳极的电极反应式为： ；
除去甲醇的离子方程式为 。
单体液晶（有机物III）是用偶联反应合成的：
试回答以下问题：
（1）有机物Ⅰ的分子式是 ；有机物Ⅲ不能发生的反应为 ：
①取代反应、②加成反应、③消去反应、④醇氧化为醛（或酮）的反应。
（2）以苯为原料生成有机物II的化学方程式为 。
（3）由有机物III制备 
的反应条件是 。
（4）写出有机物III符合下列条件的同分异构体的结构简式 （任写一个）:
①苯环上有2个取代基，且环上一氯代物只有2种；
②能发生银镜反应，且醛基连苯环。
（5）
与CH3I能发生类似①的反应，该反应方程式是： 。
（16分)氮及其化合物在化学实验中有广泛应用：
（1）请写出实验室用Cu和稀硝酸反应制备NO的离子方程式： ；
（2）请设计实验，检验某可溶性固体物质中含有NH4+的操作、现象、结论： ；
（3）实验室可用(NH4)2Cr2O7受热分解产生N2、Cr2O3和H2O来制备N2，请写出该分解反应的化学方程式： ；
（4）有人发现重铬酸铵分解产物不仅含N2、Cr2O3和H2O，还含有NH3和O2，并指出伴随有显著的副反应发生：2(NH4)2Cr2O7
2Cr2O3+4NH3↑+2H2O+3O2↑；设计如下图所示实验装置，并通过实验方法验证了NH3和O2的存在(忽略空气中O2的干扰)。
限选试剂：Na2S溶液、Na2SO3溶液、FeSO4溶液；
限选仪器：试管、玻璃导管、漏斗、烧杯、胶头滴管
①图中试管口玻璃纤维的作用是 ；
②根据实验目的，选择一种试剂和最佳的仪器补全该实验装置（在方框中画图并标注所选试剂）；
③写出该法验证NH3和O2存在的实验原理的化学方程式： 。
请你利用所学反应原理知识解决下列问题：
（1）若已知两个反应：①C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH1=" a" kJ·mol-1 ；
②C(s)+
O2(g)=CO(g) ΔH2=" b" kJ·mol-1 ；
则2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) ΔH= （用含a、b的式子表示）；
（2）碱性镁锰干电池是新开发的一种干电池，比普通锌锰干电池具有更加优越的性能，具有较大应用前景，其工作时总反应为：Mg+2MnO2+H2O=Mg(OH)2+Mn2O3；则工作时，正极发生 反应(填反应类型)，写出负极的电极反应式： ；
（3）在一定温度下1 L的密闭容器放入足量草酸钙(固体所占体积忽略不计)发生反应：CaC2O4(s)
CaO(s) +CO(g)+CO2(g)，若前5 min 内生成CaO的质量为11.2 g ，则该段时间内v(CO)=；若某时刻达到平衡时c(CO2)= c；t0 时刻，将容器体积缩小为原来的一半并固定不变，在t1时刻再次达到平衡，请在下图中画出t0以后此体系中CO2的浓度随时间变化的图像；
（4）某温度下数据：草酸（H2C2O4）的K1=5.4×10-2，K2=5.4×10-5；醋酸的K=1.75×10-5；碳酸的 K1=4.2×10-7，K2=4.5×10-11；Ksp(CaC2O4) =5.0×10-9；Ksp(CaCO3) =2.5×10-9
①用醋酸溶液鉴别CaC2O4和CaCO3两种白色固体的实验现象是 ；
②向0.6 mol/L的Na2CO3溶液中加入足量 CaC2O4粉末后(忽略溶液体积变化)，充分搅拌，发生反应：CO32-(aq) + CaC2O4(s)
CaCO3(s)+ C2O42-(aq)，静置后沉淀转化达到平衡，求此时溶液中的c(C2O42－)（不考虑其他诸如水解之类副反应，写出计算过程）。
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