化学反应原理对于工业生产和科研有重要意义
I、下列三个化学反应的平衡常数（K1、K2、K3）与温度的关系分别如下表所示：
| 化学反应 |
平衡常数 |
温度 |
|
| 973 K |
1173 K |
||
①Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g) |
K1 |
1．47 |
2．15 |
| ②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g) |
K2 |
2．38 |
1．67 |
| ③CO(g) ＋H2O(g)CO2(g) ＋H2(g) |
K3 |
？ |
？ |
请回答：
（1）反应①是 （填“吸热”或“放热”）反应。
（2）据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝__________(用K1、K2表示)。
（3）要使反应③在一定条件下建立的平衡向逆反应方向移动，可采取的措施有 _____(填写字母序号)。
A．缩小反应容器的容积
B．扩大反应容器的容积
C．升高温度
D．使用合适的催化剂
E．设法减小平衡体系中的CO的浓度
（4）若反应③的逆反应速率与时间的关系如图所示：
①可见反应在t1、t3、t7时都达到了平衡，而t2、t8时都改变了一种条件，试判断改变的是什么条件：t2时__________________； t8时__________________。
②若t4时降压， t6时增大反应物的浓度，请在图中画出t4～t6时逆反应速率与时间的关系线。
II、（5）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2．某种电化学装置可实现如下转化：2CO2＝2CO+O2，CO可用作燃料．已知该装置的阳极反应为：4OH--4e-＝O2↑+2H2O，则阴极反应为 。
（6）某空间站能量转化系统的局部如图所示，其中的燃料电池采用KOH溶液作电解液。
如果某段时间内，氢氧储罐中共收集到33．6L气体（已折算成标准状况），则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为 mol。
单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硫、磷等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度450-500°C），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
相关信息如下：
a.四氯化硅遇水极易水解；
b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；
c.有关物质的物理常数见下表：
请回答下列问题：
（1）写出装置A中发生反应的离子方程式 。
（2）装置A中g管的作用是 ；装置C中的试剂是 ；装置E中的h瓶需要冷却理由是 。
（3）装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是 （填写元素符号）。
（4）为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，是铁元素还原成Fe2+，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是：
①滴定前是否要滴加指示剂？ （填“是”或“否”），请说明理由 。
②某同学称取5.000g残留物，预处理后在容量瓶中配制成100ml溶液，移取25.00ml，试样溶液，用1.000×10-2mol· L-1KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00ml,则残留物中铁元素的质量分数是 。
“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。
（1）下列措施中，有利于降低大气中CO2浓度的有 。（填字母）
a.减少化石燃料的使用 b.植树造林，增大植被面积
c.采用节能技术 d.利用太阳能、风能
（2）将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。CO2转化成有机物的例子很多，如：
a.6CO2+6H2O C6H12O6+6O2 b.CO2+3H2 CH3OH+H2O
c.CO2+CH4 CH3COOH d.2CO2+6H2 CH2＝CH2+4H2O
以上反应中，最节能的是 ，原子利用率最高的是 。
（3）文献报道某课题组利用CO2催化氢化制甲烷的研究过程如下：
反应结束后，气体中检测到CH4和H2,滤液中检测到HCOOH，固体中检测到镍粉和Fe3O4。CH4、HCOOH、H2的产量和镍粉用量的关系如下图所示（仅改变镍粉用量，其他条件不变）：
研究人员根据实验结果得出结论：HCOOH是CO2转化为CH4的中间体，即：
CO2 HCOOH CH4
①写出产生H2的反应方程式 。
②由图可知，镍粉是 。（填字母）
a.反应Ⅰ的催化剂
b.反应Ⅱ的催化剂
c.反应Ⅰ、Ⅱ的催化剂
d.不是催化剂
③当镍粉用量从1 mmol增加到10 mmol,反应速率的变化情况是 。（填字母）
a.反应Ⅰ的速率增加，反应Ⅱ的速率不变
b.反应Ⅰ的速率不变，反应Ⅱ的速率增加
c.反应Ⅰ、Ⅱ的速率均不变
d.反应Ⅰ、Ⅱ的速率均增加，且反应Ⅰ的速率增加得快
e.反应Ⅰ、Ⅱ的速率
均增加，且反应Ⅱ的速率增加得快
f.反应Ⅰ的速率减小，反应Ⅱ的速率增加
右图为一定量饱和Ca(OH)2溶液中通入CO2气体后，产生CaCO3白色沉淀的质量与CO2体积的关系曲线，试回答：
（1）OA段曲线与AB段曲线所表示的反应方程式为OA：__________，AB_____________。
（2）A点已参加反应的CO2和Ca(OH)2的物质的量之比为______________。
（3）B处溶液中存在的浓度较大的两种离子是_______和________（填离子符号），将B处生成的溶液煮沸可见到的现象是________________________________________ 。
已知周期表中，元素Q、R、W、Y与元素X相邻。Y的最高化合价氧化物的水化物是强酸。回答下列问题：
（1）W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料。W的氯化物分子呈正四面体结构，W的氧化物的晶体类型是 ；
（2）Q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化物是 ；
（3）R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合价的化合物的化学式是 ；
（4）这5个元素的氢化物分子中，①立体结构类型相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是（填化学式） ，其原因是 ；
②电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分别是
；
（5）W和Q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如下：W的氯化物与Q的氢化物加热反应，生成化合物W(QH2)4和HCL气体；W(QH2)4在高温下分解生成Q的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反应的化学方程式（各物质用化学式表示）是 。
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