【化学——选修2：化学与技术】(15分)
红矾钠(重铬酸钠：Na2Cr2O7·2H2O)是重要的基本化工原料，在印染工业、电镀工业和皮革工业中作辅助剂，在化学工业和制药工业中也可作氧化剂，应用领域十分广泛。实验室中红矾钠可用一种铬铁矿(主要成分：FeO·Cr2O3，还含有少量铝的氧化物)通过以下过程来制取。
回答下列问题：
（1）步骤Ⅰ中反应化学方程式为___FeO·Cr2O3＋___Na2CO3＋___O2===___Na2CrO4＋___Fe2O3＋___CO2。在常温下该反应速率极慢，下列措施中能使反应速率增大的是________(填字母序号)。
A．将原料粉碎 B．增加纯碱的用量 C．升高温度
（2）步骤Ⅲ需将溶液的pH调至7～8，并煮沸，其目的是________________________。
（3）步骤Ⅳ中发生反应的离子方程式为________________________________________。
（4）利用下面的复分解反应，将红矾钠与KCl固体按1∶2物质的量之比混合溶于水后经适当操作可得到K2Cr2O7晶体：Na2Cr2O7＋2KCl===K2Cr2O7＋2NaCl(已知：温度对氯化钠的溶解度影响很小，对重铬酸钾的溶解度影响较大)。基本实验步骤为①溶解；②________；③________；④冷却、结晶，再过滤得K2Cr2O7晶体。其中③应在_________________(填“高温”或“低温”)条件下进行。
【化学选修2-化学与技术】(15分)以硼镁矿(2Mg·B2O3·H2O·SiO2 )及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3 )为原料生产硼酸的工艺流程如下：
（1）由于矿粉中含CaCO3，“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出，应采取的措施为_____。
（2）“浸出液”显酸性，含有H3BO3、Mg2＋和SO42－，还含有Fe2＋、Fe3＋、Ca2＋、Al3＋等杂质。“除杂”时，向浸出液中依次加入适量目H2O2和MgO，可以除去的杂质离子为_________，H2O2的作用为_________(用离子方程式表示)。
（3）“浸取”后，采用“热过滤”的目的为_______。
（4）“母液”可用于回收硫酸镁，已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如图所示，且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收 MgSO4．H2O，应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩，____。
（5）已知25 ℃时，硼酸( H3BO3)溶液中存在如下平衡：
H3BO3(aq)＋H2O(l)
[B(OH)4]－(aq)＋H＋(aq) K=5.7×10－10；
25 ℃时，0.7 mol·L－1硼酸溶液中c(H＋)≈ mol·L－1.
（6）已知25 ℃时：
| 化学式 |
H2CO3 |
CH3COOH |
| 电离常数 |
K1=4.4×10－7 K2=4.7×10－11 |
K=1.75×10－5 |
下列说法正确的是_____________(填选项字母)。
A．碳酸钠溶液滴入硼酸溶液中能观察到有气泡产生
B．碳酸钠溶液滴入醋酸溶液中能观察到有气泡产生
C．等浓度碳酸溶液和硼酸溶液的pH:前者＞后者
D．等浓度碳酸钠溶液和醋酸钠溶液的pH:前者＞后者
(15分)高铁酸钾(K2FeO4)是一种绿色氧化剂，在许多领域展现出广阔的应用前景。
（1）湿法制备K2FeO4:在KOH溶液中，用KC10直接氧化Fe(NO3)3即可制得K2FeO4。该反应的离子方程式为_________________________________。
（2）测定K2FeO4:样品纯度：i．称取样品mg，加入到盛有过量碱性亚铬酸钠[NaCr(OH)4]溶液的锥形瓶中充分反应；ii．将所得铬酸钠(Na2CrO4)溶液酸化；iii．在所得Na2Cr2O7溶液中加入8—9滴二苯胺磺酸钠溶液作指示剂，用c mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定至终点，消耗溶液体积为V mL。整个过程中发生的反应如下：
i． Cr(OH)4－ ＋ FeO42－＋ 
= Fe(OH)3 (H2O)3↓＋ CrO42－＋
ii．2CrO42－＋2H＋=Cr2O72－＋H2O；
iii．Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
①配平方程式i；
②利用上述数据计算该样品的纯度为________________(用含字母的代数式表示)。
（3）高铁酸盐在水溶液中有四种含铁形体。25 ℃时，它们的物质的量分数随pH的变化如图所示：
i．pH=2．2时，溶液中主要含铁形体浓度的大小关系为________；为获得尽可能纯净的高铁酸盐，pH应控制在______________。
ii.已知H3FeO4＋ 的电离常数分别为：K1=2.51×10－2，K2=4.16×10－4，K3=5.01×10－8，当pH=4时，溶液中
= 。
iii．向pH=6的高铁酸盐溶液中加入KOH溶液，发生反应的离子方程式为______________。
（4）某新型电池以金属锂为负极，K2FeO4为正极，溶有LiPF6的有机溶剂为电解质。工作时Li＋通过电解质迁移人K2FeO4晶体中，生成K2Li2FeO4。该电池的正极反应式为______________．
（15分)用NH3催化还原NxOy可以消除氮氧化物的污染。
已知：反应I：4NH3（g)+6NO（g) 
5N2（g)＋6H2O（l) △H1
反应II：2NO（g)+O2（g) 
2NO2（g) △H2（且|△H1| ＝2|△H2|）
反应III：4NH3（g)+6NO2（g) 5N2（g)＋3O2（g)＋6H2O（l) △H3
反应I和反应II在不同温度时的平衡常数及其大小关系如下表
| 温度/K |
反应I |
反应II |
已知： K2＞K1＞K2′＞K1′ |
| 298 |
K1 |
K2 |
|
| 398 |
K1′ |
K2′ |
（1）推测反应III是 反应（填“吸热”或“放热”）
（2）相同条件下，反应I在2L密闭容器内，选用不同的催化剂，反应产生N2的量随时间变化如图所示。
①计算0～4分钟在A催化剂作用下，反应速率v（NO）= 。
②下列说法正确的是 。
A．该反应的活化能大小顺序是：Ea（A)>Ea（B)>Ea（C)
B．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数
C．单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡
D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡
（3）一定条件下，反应II达到平衡时体系中n（NO) ∶n（O2)∶n（NO2)＝2∶1∶2。在其它条件不变时，再充入NO2气体，分析NO2体积分数——φ（NO2)的变化情况：（填“变大”、“变小”或“不变”）恒温恒压容器，φ（NO2) ；恒温恒容容器，φ（NO2) 。
（4）一定温度下，反应III在容积可变的密闭容器中达到平衡，此时容积为3 L，c（N2)与反应时间t变化曲线X如下图所示，若在t1时刻改变一个条件，曲线X变为曲线Y或曲线Z。则：
①变为曲线Y改变的条件是 。变为曲线Z改变的条件是 。
②若t2降低温度，t3达到平衡，请在上图中画出曲线X在t2- t4内c（N2)的变化曲线。
开发新能源、新材料是实现社会可持续发展的需要。请回答下列问题：
（1）下图是2LiBH4/MgH2体系放氢焓变示意图。
则：Mg（s）＋2B（s）=MgB2（s） ΔH＝ 。
（2）采用球磨法制备Al与LiBH4的复合材料，并对Al－LiBH4体系与水反应产氢的特性进行下列研究：25℃水浴时，每克不同配比的Al－LiBH4复合材料与水反应产生H2体积随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是 （填字母）。
A．25℃时，纯铝与水不反应
B．25℃时，纯LiBH4与水反应产生氢气
C．25℃时，Al－LiBH4复合材料中LiBH4含量越高，1000s内产生氢气的体积越大
（3）工业上可采用CO和H2合成再生能源甲醇，其反应的化学方程式为
CO（g）＋2H2（g）
CH3OH（g）。
①在一容积可变的密闭容器中，充有10 mol CO和20 mol H2，用于合成甲醇。
CO的平衡转化率（α）与温度（T）、压强（P）的关系如图所示：
上述合成甲醇的反应为 反应（填“放热”或“吸热”）。平衡常数KA、KB、KC的大小关系为 。若达到平衡状态A时容器的体积为10 L，则平衡状态B时容器的体积为 L。
②图中虚线为该反应在使用催化剂条件下，起始H2、CO投料比和CO平衡转化率的关系图。当其他条件完全相同时，用实线画出不使用催化剂情况下，起始H2、CO投料比和CO平衡转化率的关系示意图。
（4）己知参与电极反应的电极材料单位质量放出电能的大小称为该电池的比能量。关于二甲醚（CH3OCH3）碱性燃料电池与乙醇碱性燃料电池，下列说法正确的是 （填字母）。
A．两种燃料互为同分异构体，分子式和摩尔质量相同，比能量相同
B．两种燃料所含共价键数目相同，断键时所需能量相同，比能量相同
C．两种燃料所含共价键类型不同，断键时所需能量不同，比能量不同
（5）LiFePO4与Li1－xFePO4作为磷酸亚铁锂电池电极材料，充放电过程中，发生LiFePO4与Li1-xFePO4之间的转化，电池放电时负极发生的反应为LixC6-xe-═xLi++6C，写出电池放电时反应的化学方程式 。
（Ⅰ）六种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示。其中R元素的最外层电子数是次外层电子数的一半。
| X |
Y |
Z |
M |
| R |
|
W |
|
请回答下列问题：
（1）画出R的原子结构示意图 。
（2）比较Z、W的简单氢化物沸点高低并说明原因 。
（3）W和Y形成的一种化合物甲的相对分子质量为184，其中Y的质量分数约为30%。则化合物甲的化学式为 。
（Ⅱ）聚合硫酸铁简称聚铁[Fe2（OH）n（SO4）（3－0.5n）]m（n>2，m≤10），是一种高效的无机高分子混凝剂、净水剂。实验室利用硫酸亚铁制取聚合硫酸铁的主要流程如下：
（4）FeSO4溶液显弱酸性的原因是 （用离子方程式表示）。
（5）加入浓硫酸调节pH的作用是：① ；② 。
（6）写出用上述流程得到某聚铁[Fe2（OH）4SO4]4的化学方程式
（7）测定聚铁中含铁量的方法为把聚铁溶于过量酸中，先用过量的SnCl2将Fe3+还原成Fe2+，再加入HgCl2溶液除去过量的SnCl2，然后用标准的K2Cr2O7溶液（先加入几滴试亚铁灵指示剂）滴定溶液中的Fe2+。此过程发生的部分反应为：
Sn2++2Hg2++8Cl- = Hg2Cl2↓+SnCl62-
Cr2O72-+14H++6Fe2+ = 2Cr3++6Fe3++7H2O
①用HgCl2除去过量的SnCl2的目的是 。
②称取聚铁质量为10.00 g配成100.0 mL溶液，取出20.00 mL，经上述方法处理后，用0.1000 mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液滴定。达到终点时，消耗K2Cr2O7标准溶液12.80 mL。则聚铁中铁元素的质量分数为 %。
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