(12分)【选做题】本题包括A、B两小题，请选定其中一小题作答。若多做，则按A小题评分。
A．【物质结构与性质】
氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)及新型多相催化剂组成的纳米材料能利用可见光分解水，生成氢气和氧气。
（1）Zn2＋基态核外电子排布式为________。
（2）与水分子互为等电子体的一种阴离子是________(填化学式)。
（3）氮化镓(GaN)的晶体结构如图1所示，其中氮原子的杂化轨道类型是________；N、Ga原子之间存在配位键，该配位键中提供电子对的原子是________。
（4）ZnO是两性氧化物，能跟强碱溶液反应生成[Zn(OH)4]2－。 不考虑空间构型，[Zn(OH)4]2－的结构可用示意图表示为________。
（5）某种ZnO晶体的晶胞如图2所示，与O2－距离最近的Zn2＋有________个。
5种固体物质A、B、C、D、E由下表中不同的阴阳离子组成，它们均易溶于水。
| 阳离子 |
Na+ Al3+ Fe3+ Cu2+、 Ba2+ |
| 阴离子 |
OH－ Cl－ CO32－ NO3－ SO4－ |
分别取它们的水溶液进行实验，结果如下：
①A溶液与C溶液混合后产生蓝色沉淀，向该沉淀中加入足量稀HNO3，沉淀部分溶解，剩余白色固体；
②B溶液与E溶液混合后产生红褐色沉淀，同时产生大量气体；
③少量C溶液与D溶液混合后产生白色沉淀，过量C溶液与D溶液混合后无现象；
④B溶液与D溶液混合后无现象；
⑤将38.4 g Cu片投入装有足量D溶液的试管中，Cu片不溶解，再滴加1.6 mol·L－1稀H2SO4，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现。
（1）据此推断A、C的化学式为：A ；C 。
（2）写出步骤②中发生反应的化学方程式 。
（3）D溶液中滴入石蕊试液，现象是 ，
原因是 (用离子方程式说明)。
（4）步骤⑤中若要将Cu片完全溶解，至少加入稀H2SO4的体积是 mL。
（5）现用500 mL 3 mol·L－1的E溶液充分吸收11.2 L CO2气体(标准状况 下)，反应后溶液中各离子的物质量浓度由小到大的顺序为 。
（6）若用惰性电极电解A和B的混合溶液，溶质的物质的量均为0.1 mol，请在坐标系中画出通电后阳极产生气体的体积(标准状况下)V与通过电子的物质的量n的关系(不考虑气体溶于水)。
’
研究表明丰富的CO2完全可以作为新碳源，解决当前应用最广泛的碳源(石油和天然气)到本世纪中叶将枯竭的危机，同时又可缓解由CO2累积所产生的温室效应，实现CO2的良性循环。
（1）目前工业上有一种方法是用CO2和H2在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图表示恒压容器中0.5 mol CO2和1.5 mol H2转化率达80%时的能量变化示意图。
①写出该反应的热化学方程式： 。
②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 。
a．容器中压强不变 b．H2的体积分数不变
c．c(H2)=3c(CH3OH) d．容器中密度不变
e．2个C＝O断裂的同时有6个H－H断裂。
（2）人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料．下图是通过人工光合作用制备HCOOH原理的示意图。根据要求回答问题：
①该过程是将 转化为 。(以上两空选填“电能”“太阳能”“化学能”)
②催化剂b表面的电极反应方程式为 。
（3）某国科研人员提出了使用氢气和汽油（汽油化学式用C8H18表示）混合燃料的方案，以解决汽车CO2的排放问题。该方案主要利用储氢材料CaH2产生H2和用汽油箱贮存汽油供发动机使用，储氢系统又捕集汽油燃烧产生的CO2，该系统反应如下图所示：
解决如下问题：
①写出CaH2的电子式 。
②反应1中氧化剂与还原剂的物质的量之比是： 。
③如该系统反应均进行完全，试写出该系统总反应的化学方程式 。
为探索工业含铝、铁、铜合金废料的再利用，甲同学设计的实验方案如下：
请回答：
（1）绿矾的化学式为 。
（2）写出反应①的化学方程式 ，反应②生成沉淀的离子反应方程式 。
（3）为了检测滤液D中含有的金属离子，可设计实验方案为（试剂自选）： 。
（4）在滤渣B中滴加稀硫酸时，发现反应速率比一般的铁粉反应要快，其原因是 。
（5）若考虑绿色化学工艺，在滤渣E中加入稀硫酸和试剂Y制胆矾晶体，试剂Y为无色液体，则反应④的总化学方程式为 ；若不考虑绿色化学工艺，所选试剂Y为1mol/L的硝酸，欲使3molCu全部溶解且溶液中含铜元素的溶质仅为CuSO4，则需该硝酸的体积 L。
工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：
（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)。t℃时，往10L密闭容器中充入2mol CO和3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H2)=0.12mol·L-1。则该温度下此反应的平衡常数K= （填计算结果）。
（2）合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中T1 300℃（填“>”、“<”或“=”）。
| T/℃ |
T1 |
300 |
T2 |
| K |
1.00×107 |
2.45×105 |
1.88×103 |
（3）氨气在纯氧中燃烧生成一种单质和水，科学家利用此原理，设计成“氨气-氧气”燃料电池，则通入氨气的电极是 （填“正极”或“负极”）；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为 。
（4）用氨气氧化可以生产硝酸，但尾气中的NOx会污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水，反应机理为：
CH4(g)+4NO2(g)＝4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= －574kJ·mol－1
CH4(g)+4NO(g)＝2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= －1160kJ·mol－1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。
（5）某研究小组在实验室以“Ag-ZSM-5”为催化剂，测得将NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图。据图分析，若不使用CO，温度超过775K，发现NO的转化率降低，其可能的原因为 ；在n(NO)/n(CO)=1的条件下，应控制的最佳温度在 左右。
通过以下路线可合成(Ⅱ)：
在生成（Ⅲ）时，还能得到另一种副产物C6H8O4，该反应的化学方程式为 ，该反应的反应类型是 。
也能与有机物(Ⅰ) (过量)发生类似反应①的系列反应，其生成有机物的结构简式为 。
粤公网安备 44130202000953号