硫及其化合物和氮及其化合物在化学工业、环境保护中应用非常广泛。
（1）汽车尾气中主要含有CO、NO2、SO2、CO2气体，其中 能导致酸雨的形成，收集SO2形成的酸雨，pH逐渐减小，一定时间后pH不再变化，写出酸雨中反应的离子方程式 。
（2）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。己知：
CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－955 kJ·mol－1
CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3l kJ·mol－1
2NO(g)＋O2(g)＝2NO2(g) ΔH＝－112.97 kJ·mol－1
写出CH4(g)催化还原NO(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式： 。
（3）工业上生产硫酸时，将SO2氧化为SO3是关键一步。
①某温度下，已知2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g)，△H=" —196" kJ· mol—1。开始时在10L的密闭容器中加入4.0mol SO2(g)和5.0mol O2(g)，5分钟后反应达到平衡，共放出热量196kJ，该温度下此反应的平衡常数K= ，用SO2表示的反应速率为 。
②一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO2和1molO2，发生下列反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，达到平衡后改变下述条件，SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大的是 （填字母）。
| A．保持温度和容器内压强不变，充入1mol Ar |
| B．保持温度和容器体积不变，充入2 mol N2 |
| C．保持温度和容器体积不变，充入2 mol SO3 |
| D．升高温度 |
E．移动活塞压缩气体
（4）某人设想以右图所示装置，用电化学原理生产硫酸，通入O2的电极为 极，写出通入SO2的电极的电极反应式 。
铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工艺流程如图所示；
请回答下列问题：
(1)固体a的化学式为 ，Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为 。
(2)由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为 ，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称) 、冷却结晶、过滤洗涤。
(3)以1 000 kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3，需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84 g·cm－1 L(保留一位小数)。
(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1∶1，则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为 。
MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2的实验，其流程如下：
(1)第①步加稀H2SO4时，粗MnO2样品中的 (写化学式)转化为可溶性物质。
(2)第②步反应的离子方程式是
＋ClO3－＋ =MnO2↓＋Cl2↑＋ 。
(3)第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、 、 、 ，已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH，则一定还含有 (写化学式)。
(4)若粗MnO2样品的质量为12.69 g，第①步反应后，经过滤得到8.7 g MnO2，并收集到0.224 L CO2(标准状况下)，则在第②步反应中至少需要 mol NaClO3。
四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：
回答下列问题：
(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：
2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋
2TiO2＋(无色)＋Fe＋4H＋=2Ti3＋(紫色)＋Fe2＋＋2H2O
Ti3＋(紫色)＋Fe3＋＋H2O=TiO2＋(无色)＋Fe2＋＋2H＋
加入铁屑的作用是 。
(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在 范围。
(3)若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质，还可制得钛白粉。已知25 ℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.79×10－39，该温度下反应Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O的平衡常数K＝ 。
(4)已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(l)＋O2(g) ΔH＝＋140 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1
写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式： 。
(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是 (只要求写出一项)。
(6)依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用 方法。
| |
TiCl4 |
SiCl4 |
| 熔点/℃ |
－25.0 |
－68.8 |
| 沸点/℃ |
136.4 |
57.6 |
某校化学研究性学习小组，在学习金属的冶炼以后对一氧化碳还原金属氧化物的实验非常感兴趣，他们查阅有关资料后发现，一氧化碳的制备可利用甲酸和浓硫酸共热到60～80 ℃发生脱水反应制取：
HCOOH
CO↑＋H2O
请根据以下各图帮他们组装成一套相对合理的实验装置图(某些装置可重复使用)。
回答以下问题：
(1)合理实验装置的连接顺序是(写小写字母) 。
(2)在反应时一定要先通一会一氧化碳气体，然后再点燃加热氧化铁的酒精灯，原因是 。
| A．因为一般反应从左到右进行 |
| B．排除体系内的空气，使反应过程更安全 |
| C．甲酸与浓硫酸反应可以产生大量的CO |
| D．此反应加热时间长有利于产生CO |
(3)请说出你所选择的第一个NaOH洗气瓶的作用是 。
(4)在观察到硬质玻璃管中的物质由 色完全变为 色时停止加热，然后继续 ，原因是防止铁被氧化。
(5)硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为 。
(6)该实验的一个优点是把实验过程中的尾气利用排水法收集起来，收集的气体前后有几瓶，分别按收集的先后顺序编号，点燃各个瓶中的气体，中间编号的集气瓶中气体 ，编号最先和最后的集气瓶中气体 ，原因是 。
某校化学实验小组为了证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮，用如图所示装置进行实验(加热装置和夹持装置均已略去，装置气密性良好，F是用于鼓入空气的双连打气球)。
实验操作及现象：
| 实验操作 |
现象 |
| Ⅰ.将B装置下移，使碳酸钙与稀硝酸接触 |
产生气体 |
| Ⅱ.当C装置中产生白色沉淀时，立刻将B装置上提 |
|
| Ⅲ.将A装置中铜丝放入稀硝酸中，给A装置微微加热 |
A装置中产生无色气体 E装置中开始时出现浅红棕色气体 |
| Ⅳ.用F装置向E装置中鼓入空气 |
E装置内气体颜色逐渐加深 |
| Ⅴ.一段时间后 |
C装置中白色沉淀溶解 |
试回答下列问题：
(1)操作Ⅰ中产生气体的化学式为 ；操作Ⅰ的目的是 ；D装置的作用是 。
(2)C装置中白色沉淀的化学式是 ，操作Ⅱ中当C装置中产生白色沉淀时立刻将B装置上提的原因是 。
(3)操作Ⅲ中A装置中产生无色气体的化学方程式是 。
(4)E装置内气体颜色逐渐加深的原因是 。
(5)操作Ⅴ现象产生的原因是(用化学方程式说明) 。
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