(14分)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制取硫酸，其烧渣可用来炼铁。
（1）煅烧硫铁矿时发生反应：FeS2＋O2―→Fe2O3＋SO2(未配平)。当产生448 L(标准状况)SO2时，消耗O2的物质的量为________。
（2）Fe2O3用CO还原焙烧的过程中，反应物、生成物和温度之间的关系如图所示。
(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四条曲线是四个化学反应平衡时的气相组成对温度作图得到的；A、B、C、D四个区域分别是Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe稳定存在的区域)
已知：ⅰ.3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)；ΔH1＝a kJ·mol－1
ⅱ.Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)；ΔH2＝b kJ·mol－1
ⅲ.FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)；ΔH3＝c kJ·mol－1
①反应Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1(用含a、b、c的代数式表示)。
②800 ℃时，混合气体中CO2体积分数为40%时，Fe2O3用CO还原焙烧反应的化学方程式为____________。
③据图分析，下列说法正确的是________(填字母)。
a．温度低于570 ℃时，Fe2O3还原焙烧的产物中不含FeO
b．温度越高，Fe2O3还原焙烧得到的固体物质组成中Fe元素的质量分数越高
c．Fe2O3还原焙烧过程中及时除去CO2有利于提高Fe的产率
（3）FeS2是Li/FeS2电池(示意图如图)的正极活性物质。
①FeSO4、Na2S2O3、S及H2O在200 ℃时以等物质的量连续反应24 h后得到FeS2。写出该反应的离子方程式：______________。
②Li/FeS2电池的负极是金属Li，电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应为FeS2＋4Li===Fe＋4Li＋＋2S2－。该反应可认为分两步进行：第1步，FeS2＋2Li===2Li＋＋FeS22－，则第2步正极的电极反应式为____________________。
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。下列说法正确的是_______（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正[Ni(CO)4]=v正(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与镍反应会造成含镍催化剂的中毒．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：CO(g)+ 1/2O2(g)=CO2(g) △H=-Q1 kJ•mol-1
S(s) +O2(g) =SO2(g) △H=-Q2 kJ•mol-1
则SO2(g) +2CO(g) ="S(s)" +2CO2(g) △H=________________；
（3）对于反应：2NO（g）+O2═2NO2（g），向某容器中充入10mol的NO和10mol的O2，在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（P1、P2）下随温度变化的曲线（如图1）．
①比较P1、P2的大小关系_______________；
②700℃时，在压强为P2时，假设容器为1L，则在该条件平衡常数的数值为_______(最简分数形式)；
（4）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理如图2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。
（14分)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1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。写出230℃该反应的热化学方程式： _______________ 。
（2）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2mol CO2和3mol H2，测得CO2（g)和CH3OH（g)的浓度随时间变化如上图2所示。
①能说明该反应已经达到平衡状态的是_______________。（选填编号)
A．CO2的体积分数在混合气体中保持不变
B．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗1.2mol H2，同时生成0.4molH2O
D．该体系中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1，且保持不变
②计算该温度下此反应的平衡常数K＝________。（保留两位有效数字)。若改变条件 （填选项)，可使K＝1。
A．增大压强
B．增大反应物浓度
C．降低温度
D．升高温度
E．加入催化剂
（3）某甲醇燃料电池原理如图1所示。
①M区发生反应的电极反应式为_________________________。
②用上述电池做电源，用图2装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极)，则该电解的总反应离子方程式为： 。假设溶液体积为300 mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定)，理论上消耗甲醇的质量为_______（忽略溶液体积变化)。
汽车尾气作为空气污染的主要来源之一，其中含有大量的有害物质，包括CO、NOx、碳氢化合物和固体悬浮颗粒等。对汽车尾气的治理使环境工作者面临了巨大的挑战。试回答下列问题：
（1）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ•mol-1
②CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ•mol-1
则由CH4将NO2完成还原成N2，生成CO2和水蒸气的热化学方程式是____________________；
（2）NOx也可被NaOH溶液吸收而生成NaNO3、NaNO2，已知某温度下，HNO2的电离常数Ka=9.7×10-4mol•L-1，NO2-的水解常数为Kh=8.0×10-10mol•L-1，则该温度下水的离子积常数=______（用含Ka、Kh的代数式表示），此时溶液的温度______25℃（“＞”、“＜”、“=”）。
（3）化工上利用CO合成甲醇，反应的热化学方程式为：CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）△H=-90.8KJ•mol-1。不同温度下，CO的平衡转化率如右图所示：图中T1、T2、T3的高低顺序是________，理由是______。
（4）化工上还可以利用CH3OH生成CH3OCH3。在体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)。
| 容器编号 |
温度（℃） |
起始物质的量（mol） |
平衡物质的量（mol） |
|
| CH3OH |
CH3OCH3 |
H2O |
||
| Ⅰ |
387 |
0.20 |
0.080 |
0．080 |
| Ⅱ |
207 |
0.20 |
0.090 |
0.090 |
该反应的正反应为________反应（填“吸热”、“放热”），若起始是向容器Ⅰ中充入CH3OH0.15mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol，则反应将向_____方向进行（填“正”、“逆”）。
（5）CH3OH燃料电池在便携式通讯设备、汽车等领域有着广泛的应用。已知电池工作时的总反应方程式为：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，电池工作时的示意图如右图所示：
质子穿过交换膜移向_____电极区（填“M”、“N”），负极的电极反应式为________。
过氧化氢的水溶液俗称双氧水，它的用途很广，常用于消毒、杀菌、漂白等。试回答下列问题：
（1）过氧化氢属于 (极性/非极性)分子。
（2）Na2O2，K2O2以及BaO2都可与酸作用生成过氧化氢，目前实验室制取过氧化氢溶液可取上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，然后经 操作即可制得，则上述最适合的过氧化物是________。
（3）几乎所有古代艺术家的油画都是以铅白2PbCO3·Pb(OH)2为底色，但若空气中含H2S气体，铅白就会变黑，可以用H2O2将黑色物氧化成颜色相近的PbSO4而修复，写出铅白在空气中变黑的化学方程式________。
（4）甲酸钙[Ca(HCOO)2]广泛用于食品工业生产上，实验室制取甲酸钙的方法之一是将氢氧化钙和甲醛溶液依次加入到质量分数为30%-70%的过氧化氢溶液中，
①则该反应的化学方程式为___ _____，
②过氧化氢比理论用量稍多，其目的是_____。
③反应温度最好控制在30 -70℃，温度不易过高，其主要原因是___ _____。
（5）下图是硼氢化钠(NaBH4)一过氧化氢燃料电池示意图，该电池负极的电极反应方程式为 。
（6）过氧化氢与碳酸钠的加合物 Na2CO3·xH2O2比较稳定，方便储存，可用于消毒、漂白，现称取100 g Na2CO3·xH2O2晶体加热，实验结果如图所示，则该晶体的组成为________。
CH4既是一种重要的能源，也是一种重要的化工原料。
（1）已知8.0 g CH4完全燃烧生成液体水放出444.8kJ热量。则
CH4(g）+2O2(g）＝CO2(g）+2H2O(l） ΔH＝ kJ·mol－1。
（2）以CH4为燃料可设计成结构简单、能量转化率高、对环境无污染的燃料电池，其工作原理如图所示，则通入a气体的电极名称为 ，通入b气体的电极反应式为 。（质子交换膜只允许H+通过）
（3）在一定温度和催化剂作用下，CH4与CO2可直接转化成乙酸，这是实现“减排”的一种研究方向。
①在不同温度下，催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示，则该反应的最佳温度应控制在 左右。
②该反应催化剂的有效成分为偏铝酸亚铜（CuAlO2，难溶物）。将CuAlO2溶解在稀硝酸中生成两种盐并放出NO气体，其离子方程式为 。
（4）CH4还原法是处理NOx气体的一种方法。已知一定条件下CH4与NOx反应转化为N2和CO2，若标准状况下8.96 L CH4可处理22.4 L NOx，则x值为 。
金属单质及其化合物与工农业生产、日常生活有密切的联系。请回答下列问题：
（1）一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂，利用如下反应回收燃煤烟气中的硫。反应为：2CO（g）+SO2（g）
2CO2（g）+S（l）△H=-270kJ∙mol-1
其他条件相同、催化剂不同时，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，不考虑催化剂的价格因素，选择 为该反应的催化剂较为合理。（选填序号）
a.Cr2O3 b.NiO c.Fe2O3
选择该催化剂的理由是： 。
某科研小组用选择的催化剂，在380℃时，研究了n（CO） : n（SO2）分别为1:1、3:1时，SO2转化率的变化情况（图2）。则图2中表示n（CO） : n（SO2）＝3:1的变化曲线为 。
（2）科研小组研究利用铁屑除去地下水中NO3-的反应原理。
①pH＝2.5时，用铁粉还原KNO3溶液，相关离子浓度、pH随时间的变化关系如图3（部分副反应产物曲线略去）。请根据图中信息写出t1时刻前发生反应的离子方程式 ；t1时刻后，反应仍在进行，溶液中NH4+的浓度在增大，Fe2＋的浓度却没有明显变化，可能的原因是 。
②若在①的反应中加入活性炭，可以提高除去NO3-的效果，其原因可能是 。正常地下水中含有CO32－，会影响效果，其原因有：a．生成FeCO3沉淀覆盖在反应物的表面，阻止了反应的进行；b． 。
（3）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、环保等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4+Li
LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li+导电固体为电解质。放电时电池正极反应为 。
化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
（1）锌锰干电池是应用最普遍的电池之一（如图所示），锌锰干电池的负 极材料是 ，负极发生的电极反应方程式为： 。若反应消耗16.25 g 负极材料，则电池中转移电子的物质的量为 mol。
（2）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池其电池总反应式可以表示为：Cd+2NiO（OH）+2H2O
2Ni（OH）2+Cd（OH）2，已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法中正确的是____。
①以上反应是可逆反应 ②以上反应不是可逆反应
③充电时化学能转变为电能 ④放电时化学能转变为电能
| A．①③ | B．②④ | C．①④ | D．②③ |
（3）下图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向可知，则X极为电池的______（填“正”或“负”）极，Y极的电极反应方程式为 。
为应对环境污染，使得对如何减少煤燃烧和汽车尾气中各种含碳、氮、硫等气体的排放，及有效地开发利用碳资源的研究显得更加紧迫。
（1）为减少煤燃烧中废气的排放，常将煤转化为清洁气体燃料。请写出焦炭与水蒸气高温下反应的化学方程式： 。
（2）选择适当的催化剂在高温下可将汽车尾气中的 CO、NO转化为无毒气体。
已知：①2CO(g）+O2(g）=2CO2(g） ∆H1="-566" kJ∙mol-1
②2NO(g）+2CO(g） ⇋ N2(g）+ 2CO2(g） ∆H2="-746" kJ∙mol-1
则反应N2(g）+ O2(g）= 2NO(g）的∆H＝ kJ∙mol-1。
（3）在一定温度下，向1L密闭容器中充入0．5 mol NO、2 mol CO，发生上述反应②，20s反应达平衡，此时CO的物质的量为1．6 mol。在该温度下反应的平衡常数K= 。
（4）将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为_______________。
（5）氮氧化物进入水体可转化为NO3─，电化学降解法可用于治理水中NO3─的污染。原理如图所示。
电源正极为 (填“A”或“B”），若电解过程中转移了0．4mol电子，则处理掉的NO3─为 g。
(16分)氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用。
（1）室温下，0.1mol/L的亚硝酸（HNO2）、次氯酸的电离常数Ka分别为： 7.1×10-4， 2.98×10-8。将0.1mol/L的亚硝酸稀释100倍，c(H+)将 （填“不变”、“增大”、“减小”）；Ka值将（填“不变”、“增大”、“减小”） 。写出HNO2、HClO、NaNO2、NaClO四种物质之间发生的复分解反应的离子方程式 。
（2）羟胺(NH2OH) 可看成是氨分子内的l 个氢原子被羟基取代的产物，常用作还原剂，其水溶液显弱碱性。已知NH2OH 在水溶液中呈弱碱性的原理与NH3在水溶液中相似，请用电离方程式表示其原因 。
（3）亚硝酸钠与氯化钠都是白色粉末，且都有咸味，但亚硝酸盐都有毒性，通常它们可以通过加入热的白醋鉴别，亚硝酸钠遇到白醋会产生一种红棕色刺激性气味气体和一种无色刺激性气味气体，该反应的离子方程式为 。
（4）磷及部分重要化合物的相互转化如图所示。
①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一，反应在1300℃的高温炉中进行，其中SiO2的作用是用于造渣（CaSiO3），焦炭的作用是 。
②不慎将白磷沾到皮肤上，可用0.2mol/L CuSO4溶液冲洗，根据步骤Ⅱ可判断，1mol CuSO4所能氧化的白磷的物质的量为 。
（5）若处理后的废水中c(PO43－)＝4×10－7 mol·L－1，溶液中c(Ca2+)＝ mol·L－1。（已知Ksp[Ca3(PO4)2]=2×10－29）
（6）某液氨-液氧燃料电池示意图如下，该燃料电池的工作效率为50%，现用作电源电解500mL的饱和NaCl溶液，电解结束后，所得溶液中NaOH的浓度为0.3 mol·L－1，则该过程中消耗氨气的质量为 。（假设溶液电解前后体积不变）
（1）已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数：
| 弱酸化学式 |
HSCN |
CH3COOH |
HCN |
H2CO3 |
| 电离平衡常数 |
1.3×10—1 |
1.8×10—5 |
4.9×10—10 |
K1=4.3×10—7 K2=5.6×10—11 |
①等物质的量浓度的a．CH3COONa、b．NaCN、c．Na2CO3、d．NaHCO3溶液的pH由大到小的顺序为 （填序号）。
②25℃时，将20 mL 0．1 mol·L—1 CH3COOH溶液和20 mL 0．1 mol·L—1HSCN溶液分别与20 mL 0．1 mol·L—1
NaHCO3溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）的变化如图所示：反应初始阶段两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是 。反应结束后所得两溶液中，c（CH3COO—） c（SCN—）（填“＞”、“＜”或“＝”）
③若保持温度不变，在醋酸溶液中加入少量盐酸，下列量会变小的是______（填序号）。
a．c(CH3COO－) b．c(H+)
c．Kw d．醋酸电离平衡常数
（2）下图为某温度下，PbS（s）、ZnS（s）、FeS（s）分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，溶液的S2—浓度、金属阳离子浓度变化情况。如果向三种沉淀中加盐酸，最先溶解的是 （填化学式）。向新生成的ZnS浊液中滴入足量含相同浓度的Pb2+、Fe2+的溶液，振荡后，ZnS沉淀会转化为 （填化学式）沉淀。
（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 mol·L—1的氯化铜溶液的装置示意图：
请回答：
①甲烷燃料电池的负极反应式是 。
②当线路中有0.1 mol电子通过时， 极增重________g
(14 分)碳及其化合物应用广泛。
I．工业上利用CO和水在沸石分子筛表面反应制氢气，CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)
（1）向 1L恒容密闭容器中注入CO和H2O（g），830oC时，测得部分数据如下表。
| t/min |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
| n(CO)/mol |
0.200 |
0.160 |
0.125 |
0.099 |
0.080 |
0.080 |
| n(H2O)/mol |
0.300 |
0.260 |
0.225 |
0.199 |
0.180 |
0.180 |
则该温度下反应的平衡常数K=
（2）相同条件下，向 1L恒容密闭容器中，同时注入1molCO、1molH2O(g)、2molCO2和2molH2，此时
v（正） v（逆）（填“＞”“＝”或“＜”）
II．已知：CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H1=－141kJ·mol－1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2=－484kJ·mol－1
CH3OH（l）+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H3=－726kJ·mol－1
（3）利用CO、H2化合制得液态甲醇的热化学方程式为
Ⅲ．一种新型氢氧燃料电池工作原理如下图所示。
（4）写出电极A的电极反应式 ，放电过程中，溶液中的CO32-将移向电极 （填A或B）
（5）以上述电池电解饱和食盐水，若生成0.2mol Cl2，则至少需通入O2的体积为 L（标准状况）
北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C3H6）。
（1）丙烷脱氢可得丙烯。
已知：C3H8(g )→CH4(g)＋HC≡H(g)＋H2(g） △H1 =+156．6 kJ·mol－1
CH3CH＝H2(g)→CH4(g)＋HC≡CHg ） △H2 =+32．4 kJ·mol－1
则相同条件下，反应C3H8(g)→CH3CH＝CH2(g)＋H2(g）的△H＝ kJ·mol－1。
（2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为 ；放电时CO32－移向电池的 （填“正”或“负”）极。
（3）碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5．60，c(H2CO3)=1．5×10-5 mol·L-1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3
HCO3－＋H＋的平衡常数K1= 。（已知10-5．60=2．5×10-6）
电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5．0~6．0之间，通过电解生成Fe（OH）3沉淀。Fe（OH）3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，除去浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图，如图所示。
（1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此 时，可向污水中加入适量的 。
a．BaSO4 b．CH3CH2OH c．Na2SO4 d．NaOH
（2）电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是
①．______________________；②． 。
（3）电极反应①和②的生成物反应得到Fe（OH）3沉淀的离子方程式是____________________。
（4）该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料作电极。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环（如图）。A物质的化学式是____________________。
目前工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇，某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行探究。已知在不同温度下的化学反应。平衡常数（K1、K2、K3）如下所示：
请回答下列问题：
（1）反应②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逆向移动，可采取的措施有_______________（填字母序号）
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．从平衡体系中及时分离出CH3OH
（4）500℃时，测得反应③在某时刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O（g）的浓度（mol·L-1）分别为0．8、0．1、0．3、0．15，则此时v正____________v逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（5）甲醇是重要的基础化工原料，又是一种新型的燃料，最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极加入甲醇，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它们在高温下能传导O2－离子，该电池的正极反应式为_________________。电池工作时，固体电解质里的O2－向_____________极移动。
（6）300℃时，在一定的压强下，5molCO与足量的H2在催化剂的作用下恰好完全反应变化的热量为454kJ。在该温度时，在容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：
下列说法正确的是______________________。
A．2c1>c3 B．a+b<90．8 C．2p 2<p3 D．α1+α3<1
粤公网安备 44130202000953号