汽车尾气是城市空气的主要污染物之一，其主要有害成分是CO、氮氧化物（NOx）等。
（1）NOx产生的原因之一是汽车发动机工作时引发N2和O2反应，其能量变化值如右图所示，
则：N2(g)＋O2(g)
2NO(g) △H= 。
（2）汽车尾气中CO、NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图一。
① NO与CO混存时，相互反应的化学方程式为 。
② 1000K，n(NO)/n(CO)=5:4时，NO的转化率为75%，则CO的转化率约为 。
③ 由于n(NO)/n(CO)在实际过程中是不断变化的，保证NO转化率较高的措施是将温度大约控制在 K之间。
（3）汽车尾气中NOx有望通过燃料电池实现转化。已经有人以 NO2、O2和熔融NaNO3制成了燃料电池，其原理如图二。
① 图中石墨Ⅱ为电池的 极。
② 在该电池使用过程中，石墨I电极上的产物是氧化物Y，其电极反应式为 。
（4）甲醇也可用于燃料电池。工业上采用反应CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0合成甲醇。
① 在恒容密闭反应器中，H2的平衡转化率与温度、压强的关
系如图三所示，则A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的
大小关系为 。
② 某高温下，将6molCO2和8molH2充入2L密闭容器中发生
反应，达到平衡后测得c(CO2)=2.0mol·L-1，则该温度下反应的平
衡常数值为 。
二甲醚（CH3OCH3）和甲醇（CH3OH）都是高效清洁能源。工业上利用煤的气化产物（水煤气）合成甲醇和二甲醚。回答下列问题：
（1）制备二甲醚最后一步反应由Al2O3催化甲醇脱水合成，反应方程式为 。
（2）已知：CO(g)+2H2(g)=CH3OH (g) △H= —90.1kJ·mol-1 CO(g)的燃烧热是282.8 kJ·mol-1；H2的燃烧热是285.8 kJ·mol-1写出表示CH3OH (g) 燃烧热的热化学反应方程式 。
（3）二甲醚直接燃料电池比甲醇直接燃料电池更高效，等质量的二甲醚和甲醇完全放电转移电子的物质的量之比是 。用二甲醚直接燃料电池电解足量饱和食盐水，当消耗9.2g二甲醚时理论上阴极产生的气体的体积为 L。（标况下）
（4）在合成中伴有水煤气交换反应：CO(g)+H2O(g) 
CO2(g)+H2(g)，等物质的量的CO(g)和H2O(g)加入密闭容器中反应，平衡时测得结果如下表。
| 温度 |
260℃ |
280℃ |
295℃ |
310℃ |
| CO转化率 |
89% |
80% |
75% |
60% |
①请解释CO转化率随温度变化的关系 。
②列式计算280℃时平衡常数 。
③若平衡体系中，测得H2的压强占总压的30%，要使体系中CO转化率达到70%，应该使温度 （填“升高”、“降低”、“不变”）
明矾[KAl(SO4)2·12H2O] 在生产、生活中有广泛用途：饮用水的净化；造纸工业上作施胶剂；食品工业的发酵剂等。利用炼铝厂的废料——铝灰（含Al 、 Al2O3及少量SiO2和FeO ·xFe2O3）可制备明矾。工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）明矾净水的原理是（用离子方程表示）
（2）操作Ⅰ是 ，操作Ⅱ是蒸发浓缩、 、过滤、 干燥。
（3）检验滤液A中是否存在Fe2+的方法是 （只用一种试剂）
（4）在滤液A中加入高锰酸钾的目的是 ，发生反应的离子方程式为（该条件下Fe2+转化为Fe3+，MnO4- 转化为Mn2+） 。
已知：生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示
| |
Al(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
| 开始沉淀时 |
3.4 |
6.3 |
1.5 |
| 完全沉淀时 |
4.7 |
8.3 |
2.8 |
注：金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-1
根据表中数据解释调pH=3的目的 。
（5）己知:在pH=3、加热条件下，MnO4- 可与Mn2+反应生成MnO2。加入MnSO4发生反应的离子方程式为： 。滤渣2含有的物质是 。
（6）以Al和NiO(OH)为电极，KOH溶液为电解液可组成新型、高效电池，充放电过程中，发生Ni(OH)2与NiO(OH)之间的转化，写出放电时电池反应的化学方程式 。
高铁酸钾（K2FeO4）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下：
已知：① 2KOH + Cl2 =" KCl" + KClO + H2O（条件：温度较低）
② 6KOH + 3Cl2 =" 5KCl" + KClO3 + 3H2O（条件：温度较高）
③ 2Fe(NO3)3 + 2KClO + 10KOH = 2K2FeO4 + 6KNO3 + 3KCl + 5H2O
回答下列问题：
（1）该生产工艺应在 （填“温度较高”或“温度较低”）的情况下进行；
（2）写出工业上制取Cl2的化学方程式 ；
（3）K2FeO4可作为新型多功能水处理剂的原因 ；
（4）与MnO2 — Zn电池类似，K2FeO4 — Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为________，该电池总反应的离子方程式为_____。
（5）在“反应液I ”中加KOH固体的目的是① ，② ；
（6）从“反应液II ”中分离出K2FeO4后，副产品是 （写化学式）。
某矿石中除含SiO2外，还有9.24% CoO、2.78% Fe2O3、0.96% MgO、0.084 % CaO，从该矿石中提取钴的主要工艺流程如下：
（1）在一定浓度的H2SO4溶液中，钴的浸出率随时间、温度的变化如右图所示。考虑生产成本和效率，最佳的浸出时间为 小时，最佳的浸出温度为 ℃。
（2）请配平下列除铁的化学方程式：
Fe2(SO4)3+ H2O+ Na2CO3= Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+ Na2SO4+ CO2↑
（3）“除钙、镁”的原理反应如下：MgSO4+2NaF=MgF2↓+Na2SO4； CaSO4+2NaF=CaF2↓+Na2SO4。已知KSP(CaF2)=1.11×10-10、KSP(MgF2)=7.40×10-11，加入过量NaF溶液反应完全后过滤，则滤液中的c(Ca2+)/c(Mg2+)= 。
（4）“沉淀”中含杂质离子主要有 ；“操作X”名称为 。
（5）某锂离子电池正极是LiCoO2，含Li+导电固体为电解质。充电时，Li+还原为Li，并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C6)中，电池反应为LiCoO2+ C6
CoO2+ LiC6。LiC6中Li的化合价为 价。若放电时有1mole－转移，正极质量增加 g。
为回收利用废钒催化剂（含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：
部分含钒物质在水中的溶解性如下：
| 物质 |
VOSO4 |
V2O5 |
NH4VO3 |
（VO2）2SO4 |
| 溶解性 |
可溶 |
难溶 |
难溶 |
易溶 |
回答下列问题：
⑴工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，写出该反应的化学方程式 。
⑵图中所示滤液中含钒的主要成分为 （写化学式）。
⑶该工艺中反应③的沉淀率（又称沉钒率）是回收钒的关键之一，该步反应的离子方程式 ；沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比）和温度。根据下图判断最佳控制氯化铵系数和温度为 、 。
⑷用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定（VO2）2SO4溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，完成反应的离子方程式为□VO2+＋□H2C2O4＋□_____＝□VO2+＋□CO2↑＋□H2O。
⑸全矾液流电池的电解质溶液为VOSO4溶液，电池的工作原理为VO2+＋V2+＋2H+ 
VO2+＋H2O＋V3+，电池充电时阳极的电极反应式为 。
运用化学反应原理分析解答以下问题
（1）已知： ①CO(g)+2H2(g) 
CH3OH(g) △Hl= －91kJ·mol－l
②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2= －24 kJ·mol－l ③CO(g) +H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H3= －41 kJ·mol－l
且三个反应的平衡常数依次为K1、K2、K3
则反应 3CO(g) +3H2(g) CH3OCH3(g) +CO2(g) △H= .
化学平衡常数K= （用含K1、K2、K3的代数式表示）。
（2）一定条件下，若将体积比为1:2的CO和H2气体通入体积一定的密闭容器中发生反应 3CO(g) +3H2(g) CH3OCH3(g) +CO2(g)，下列能说明反应达到平衡状态是 。
a．体系压强保持不变 B．混合气体密度保持不变
c． CO和H2的物质的量保持不变 d．CO的消耗速度等于CO2的生成速率
（3）氨气溶于水得到氨水。在25℃下，将x mol．L－l的氨水与y mol．L－1的盐酸等体积混合，反应后溶液显中性，则c(NH4+)____c（Cl－）（填“>”、“<”、“=”）；用含x和y的代数式表示出氨水的电离平衡常数 .
（4）科学家发明了使NH3直接用于燃料电池的方法，其装置用铂黑作电极、加入电解质溶液中，一个电极通入空气，另一电极通入NH3。其电池反应式为：4NH3+3O2 = 2N2+6H2O，电解质溶液应显 （填“酸性”、“中性”、“碱性”），
写出正极的电极反应方程式 .
已知；①Fe(s)＋CO2(g)
FeO(s)＋CO(g) ΔH＝a kJ·mol－1，平衡常数为K；
②Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝b kJ·mol－1。
测得在不同温度下，K值如下：
| 温度/℃ |
500 |
700 |
900 |
| K |
1.00 |
1.47 |
2．40 |
（1）反应①为__________(选填“吸热”或“放热”)反应。
（2）若500 ℃时进行反应①，CO2的起始浓度为2 mol·L－1，CO的平衡浓度为 。
（3）下列关于反应①的说法正确的是 。
A．达到平衡后保持其他条件不变，升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动
B． 在500 ℃下反应，当c(CO2)=c(CO)时，反应达到平衡状态
C．恒温恒容下，当容器内气体密度不再变化时，反应达到平衡状态
D．加压、升温和使用催化剂均可增大反应物的转化率
（4）由已知反应，写出Fe2O3(s)被CO(g)还原成FeO(s)的热化学方程式 。
（5）室温时在FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，当溶液pH为2．7时，Fe3＋开始沉淀；当溶液pH为4时，c(Fe3＋)＝__________mol·L－1(已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4．0×10－36)。
（6）新型锌空电池与锂电池相比，具有能量密度高、安全性好且成本低。该电池的总反应为2Zn+O2===2ZnO，电解质溶液为KOH溶液，则负极的电极反应式为_______。
若以该电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液，为保证阴极有6．4g铜析出，理论上至少需要标准状况下 L空气(空气中含氧气按20%计算)进入该电池。
已知CO2、SO2、NOx是对环境影响较大的气体，请你运用所学知识参与环境治理，使我们周围的空气更好。
（1）硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3，反应混合体系
中SO3的百分含量和温度的关系如右图所示（曲线上
点均为平衡状态）。由图可知：
①2SO2(g) + O2(g)
2SO3(g)的△H____0(填“>”或“<”)，若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡 移动（填“向左”、“向右”或“不移动”）；
②若温度为T1时，反应进行到状态D时，v(正)_______v(逆)（填“>”、“<”或“=”）；
③硫酸厂的SO2尾气用过量的氨水吸收，对SO2可进行回收及重新利用，反应的化学方程式为 、 ；
④新型氨法烟气脱硫技术是采用氨水吸收烟气中的SO2，再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应。其优点除了能回收利用SO2外，还能得到一种复合肥料，该复合肥料可能的化学式为：________(只要求写一种)；
（2）汽车尾气(含有烃类、CO、NOx等物质)是城市空气的污染源。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)。其前半部反应方程式为：
2CO＋2NO 
2CO2＋N2。它的优点是 ；
（3）有人设想用图所示装置，运用电化学原理将CO2、SO2转
化为重要化工原料。
①若A为CO2，B为H2，C为CH3OH，则正极电极反应式为
；
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4。科研人员希望每分钟
从C处获得100 mL 10 mol/L H2SO4，则A处通入烟气(SO2
的体积分数为1%)的速率为 L/min(标准状况)。
为了防止或减少机动车尾气和燃煤产生的烟气对空气的污染，人们采取了很多措施。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)
2CO2(g)+ N2(g) △H＜0，
若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 （填代号）。
（下图中υ正、K、n、w分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量、质量分数）
（2）机动车尾气和煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。已知：
CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H＝－867 kJ/mol ①
2NO2(g)
N2O4(g) ΔH＝－56.9 kJ/mol ②
H2O(g) ＝ H2O(l) ΔH＝－44.0 kJ／mol ③
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式： 。
（3）用NH3催化还原NOX也可以消除氮氧化物的污染。如图，采用NH3作还原剂，烟气以一定的流速通过催化剂，通过测量逸出气体中氮氧化物含量，从而可确定烟气脱氮率，反应原理为：NO(g) +NO2(g)+2NH3(g)
2N2(g) + 3H2O(g)。
①该反应的△H 0（填“＞”、“＝”或 “＜”）。
②对于气体反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数（记作KP），
则上述反应的KP＝ 。
（4）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见图，石墨I为电池的 极。 该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应为 。
（5）硝酸工业尾气中氮氧化物（NO和NO2）可用尿素〔CO(NH2)2〕溶液除去。反应生成对大气无污染的气体。1 mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物（假设NO、NO2体积比为1︰1）的质量为 g。
碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。
（1）甲烷燃烧放出大量的热，可作为能源用于人类的生产和生活。
已知：①2CH4（g）+3O2（g）=2CO（g）+4H2O（l） △H=" —1214" kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=" —566" kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学方程式 。
（2） 将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。其负极电极反应式是： 。
（3）某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置（如下图所示），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是 （填序号）
A．电源中的a一定为正极，b一定为负极
B．可以用NaCl溶液作为电解液
C．A、B两端都必须用铁作电极
D．阴极发生的反应是：2H+ + 2e－= H2↑
（4）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入体积
为2L的恒容密闭容器中，进行反应：
CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：
| 实验组 |
温度/℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所需时间/min |
|
| H2O |
CO |
CO2 |
|||
| 1 |
650 |
2 |
4 |
1．6 |
5 |
| 2 |
900 |
1 |
2 |
0．4 |
3 |
| 3 |
900 |
1 |
2 |
0．4 |
1 |
①实验1中，以v (H2)表示的平均反应速率为 。
②实验3跟实验2相比，改变的条件可能是 （答一种情况即可）
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。
大气中可吸入颗粒物PM2.5主要来源为燃煤、机动车尾气等。
（1）若取某PM2.5样本，用蒸馏水处理，测得溶液中含有的离子有：K+、Na+、NH4+、SO42-、NO3-、Cl-，则该溶液为 （填“酸性”或“碱性”）溶液，其原因用离子方程式解释是： 。
（2）“洗涤”燃煤烟气可减轻PM2.5中SO2的危害，下列可适用于吸收SO2的试剂有
A．CaCl2溶液 B．氨水 C．Ca(OH)2悬浊液 D．浓H2SO4
（3）煤烟气中的氮氧化物可用CH4催化还原成无害物质。若常温下，1molNO2与CH4反应，放出477.5kJ热量，该反应的热化学方程式是 。
（4）安装汽车尾气催化转化器也可减轻PM2.5的危害，其反应是：
2NO(g) + 2CO(g) 
2CO2(g)+ N2(g)；△H＜0。
①该反应平衡常数表达式K= ；温度升高K值 （填“增大”或“减小” ）
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 。
（5）使用锂离子电池为动力汽车，可减少有害气体的排放。锰酸锂离子蓄电池的反应式为：
Li1－xMnO4 ＋ LixC
LiMnO4 ＋ C
下列有关说法正确的是
A．充电时电池内部Li＋向正极移动
B．放电过程中，电能转化为化学能
C．放电时电池的正极反应式为：Li1－xMnO4＋xe—＋xLi＋＝LiMnO4
D．充电时电池的正极应与外接电源的负极相连
碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。
（1）在一恒温、恒容密闭容器中发生反应： Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)4(g)，
H<0。利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99．9％的高纯镍。对该反应的说法正确的是 (填字母编号)。
| A．增加Ni的量可提高CO的转化率，Ni的转化率降低 |
| B．缩小容器容积，平衡右移，H减小 |
| C．反应达到平衡后，充入CO再次达到平衡时，CO的体积分数降低 |
| D．当4v[Ni(CO)4]=v(CO)时或容器中混合气体密度不变时，都可说明反应已达化学平衡状态 |
（2）CO与镍反应会造成镍催化剂中毒。为防止镍催化剂中毒，工业上常用SO2将CO氧化，二氧化硫转化为单质硫。
已知：C(s)+
O2(g)=CO(g) H=-Q1 kJ
mol-1
C(s)+ O2(g)=CO2(g) H=-Q2 kJmol-1
S(s)+O2(g)=SO2(g) H=-Q3 kJmol-1
则SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g) H= 。
（3）金属氧化物可被一氧化碳还原生成金属单质和二氧化碳。图28（3）是四种金属氧化物（Cr2O3、SnO2、PbO2、Cu2O)被一氧化碳还原时
与温度（t）的关系曲线图。
700oC时，其中最难被还原的金属氧化物是 (填化学式)，用一氧化碳还原该金属氧化物时，若反应方程式系数为最简整数比，该反应的平衡常数(K)数值等于 。
（4）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理如上图28（4）所示。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为 。
若该燃料电池使用一段时间后，共收集到20mol Y，则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为 L。
单质硅是很重要的工业产品。
（1）硅用于冶炼镁，也称硅热法炼镁。根据下列条件：
Mg（s）＋ 1/2O2（g）＝ MgO（s） △H1＝－601．8 kJ/mol
Mg（s）＝ Mg（g） △H2＝+75 kJ/mol
Si（s） ＋ O2（g） ＝ SiO2（s） △H3＝ －859．4 kJ/mol
则2MgO（s）＋ Si（s）＝ SiO2（s）＋ 2Mg（g） △H ＝
Mg-NiOOH水激活电池是鱼雷的常用电池，电池总反应是：Mg+2NiOOH+2H2O=Mg(OH)2+ 2Ni(OH)2，写出电池正极的电极反应式 。
（2）制备多晶硅（硅单质的一种）的副产物主要是SiCl4，SiCl4对环境污染很大，遇水强烈水解，放出大量的热。研究人员利用SiCl4和钡矿粉（主要成分为BaCO3，且含有Fe3+、Mg2+等离子）制备BaCl2·2H2O和SiO2等物质。工艺流程如下：
已知： 25℃ Ksp[Fe(OH)3]＝4．0×10-38， Ksp[Mg(OH)2]＝1．8×10-11；通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol/L时，沉淀就达完全。回答下列问题：
①SiCl4发生水解反应的化学方程式为_______________________________________。
②若加钡矿粉调节pH=3时，溶液中c(Fe3+)= 。
③若用10吨含78% BaCO3的钡矿粉，最终得到8．4吨BaCl2·2H2O (M=244g/mol)，则产率为 。
④滤渣C能分别溶于浓度均为3mol/L的
溶液和
溶液（中性）。请结合平衡原理和必要的文字解释滤渣C能溶于3mol/L的溶液的原因______。
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