如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：
（1）甲烷燃料电池负极反应式是 ；
（2）石墨(C)极的电极反应式为 ；
（3）若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为________L ，丙装置中阴极析出铜的质量为________g ；
（4）某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如图所示)。
若用于制漂白液，a为电池的________极，电解质溶液最好用________；若用于制Fe(OH)2，使用硫酸钠作电解质溶液，阳极选用________作电极。
甲、乙、丙三种物质均由短周期元素组成，一定条件下，存在下列转化关系：
甲＋乙→丙+H20
（1）若丙为Na2C03，反应的化学方程式为 （任写一个）。
溶液中，所含的离子按物质的量浓度由大到小的顺序排列为 。
（2）若甲是石油裂解气的主要成分之一，乙为O2，且甲分子和乙分子具有相同的电子数。25℃、101 kPa时，1g甲完全燃烧生成CO2气体与液态水，放出50．5 kJ的热量，该反应的热化学方程式为 ；利用该反应设计的燃料电池中，通入甲的电极为电池的 （填“正极”或“负极”）。
（3）若甲、乙是同主族元素的化合物，丙为单质。
①丙所含元素在元素周期表中的位置为
②甲与水相比，热稳定性较强的是 （填化学式）。
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) △H=-198kJ/mol，反应过程的能量变化如图所示。
请回答下列问题：
（1）图中A表示__________，该反应加入V2O5作催化剂后E如何变化_______（填“升高”、“降低”或“不变”）。
（2）如果反应速率v(SO2)为0.05mol/(L·min)，则v(O2)="_________" mol/(L·min)、v(SO3)=_____mol/(L·min)
（3）已知单质硫燃烧热的数值为296kJ/mol，则1molS(s)完全反应生成SO3(g)时放出的热量为________kJ。
（4）某人设想以如图所示装置用电化学原理生产硫酸，通入O2的一极为_______________（填写“正”或“负”）极；写出通入SO2一极的电极反应____________________。
（1）P2O5是非氧化性干燥剂，下列气体不能用浓硫酸干燥，可用P2O5干燥的是______
a．NH3 b．HI c．SO2 d．CO2
（2）KClO3可用于实验室制O2，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，其中一种是无氧酸盐，另一种盐的阴阳离子个数比为1∶1。写出该反应的化学方程式：__________
（3）工业生产甲醇的常用方法是：CO(g)+2H2(g）
CH3OH(g） △H = —90．8kJ/mol。
已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l） △H = -571．6kJ/mol；
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g） △H = -566．0kJ/mol
计算2CH3OH（g）+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l） △H = 。
（4）某实验小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。
①该电池工作时，负极是 极（填“a”或 “b”）；
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池负极反应的离子方程式为 。
（5）电解法促进橄榄石（主要成分是Mg2SiO4）固定CO2的部分工艺流程如下：
已知：Mg2SiO4(s）+4HCl(aq)
2MgCl2(aq）+SiO2 (s）+ 2H2O(l） △H =－49．04 kJ·mol-1
①某橄榄石的组成是Mg9FeSi5O20，用氧化物的形式可表示为 。
②在上图虚框内补充一步工业生产流程 。
③经分析，所得碱式碳酸镁产品中含有少量NaCl和Fe2O3。为提纯，可采取的措施依次为：对溶解后所得溶液进行除铁处理、对产品进行洗涤处理。判断产品洗净的操作是 。
甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列反应合成甲醇CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g) ΔH
（1）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
| 温度 |
250 ℃ |
300 ℃ |
350 ℃ |
| K |
3.041 |
1.000 |
0.120 |
由表中数据判断ΔH________0 (填“＞”、“＝”或“＜”)，化学平衡常数表达式K= ；
（2）300 ℃时，在体积为2.0 L的密闭容器中通入2 mol CO和4 mol H2 ，经过20 s 达到平衡状态，
①计算20 s内CO的反应速率为 ，此时容器中甲醇的体积分数为 ；
②若向上述平衡体系中同时加入1mol CO，2mol H2 和1mol CH3OH气体，平衡移动情况是__________(填“向右”、“向左”或“不移动”)，原因是 ；
（3）已知在常温常压下：
①2CH3OH(l)＋3O2(g) = 2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH1＝－1277.0 kJ/mol
②2CO(g)+O2(g) = 2CO2(g) ΔH2＝－566.0kJ/mol
③H2O(g) = H2O(l) ΔH3＝－44 kJ/mol写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式： ；
（4）甲醇，氧气可制作燃料电池，写出以氢氧化钾为电解质甲醇燃料电池负极反应式 ；如图，电解KI溶液制碘，在粗试管中加入饱和的KI溶液，然后再加入苯，插入一根石墨电极和一根铁电极，使用该燃料电池做电源，铁电极与 极（填正或负）相连接，通电一段时间后，断开电源，振荡试管，上层溶液为 色，当有1.27g 碘单质生成时,需要 g CH3OH。
铁是目前人类使用量最大的金属，它能形成多种化合物。
（1）取5.6 g的生铁与足量的稀硫酸混合反应，无论怎样进行实验，最终收集了的气体体积均小于2.24 L（标准状况），最主要的原因是__________，所得溶液在长时间放置过程中会慢慢出现浅黄色，试用离子方程式解释这一变化的原因____________。
（2）ZnFe2Ox是一种新型纳米材料，可将工业废气中的某些元素转化为游离态，制取纳米ZnFe2Ox 和用于除去废气的转化关系如图
。若上述转化反应中消耗的
，x的值为_________________。请写出 ZnFe2Ox与NO2反应的化学方程式______________(x用前一问求出的具体值）。
（3）LiFePO4(难溶干水)材料被视为最有前途的锂离子电池材料之一。
①以 FePO4（难溶于水）、Li2CO3、单质碳为原料在高温下制备LiFePO4 ,，该反应还生成一种可燃性气体，则反应方程式为____________.
②磷酸铁锂动力电池有几种类型，其中一种（中间是锂离子聚合物的隔膜，它把正极与负桩隔开）工作原理为
。则放电时正极上的电极反应式为___________.
（4）已知25℃时，
，此温度下若在实验室中配制5 mol/L 100 mL FeCl3溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加人2 mol/L的盐酸__________ml（忽略加入盐酸体积）。
(14分)金属氢化物－镍（MH—Ni）电池由于其高能、安全、无污染、无记忆效应、价格适宜，已成为目前最具发展前景的“绿色能源”电池之一，电池总反应为MH+NiOOH 
M+Ni(OH)2，M为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金。电解质溶液为浓KOH溶液。
(1)写出放电时的负极反应_________________
(2)充电时，阳极的电极反应为__________________
镍氢电池正极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下：
已知：①NiCl2易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+
②某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及沉淀析出的理论pH如下表所示：
| M(OH)x |
Ksp |
pH |
|
| 开始沉淀 |
沉淀完全 |
||
| Al(OH)3 |
1.9×10-23 |
3.43 |
4.19 |
| Fe(OH)3 |
3.8×10-38 |
2.53 |
2.94 |
| Ni(OH)2 |
1.6×10-14 |
7.60 |
9.75 |
回答下列问题：
（3）根据上表数据判断步骤②先析出的沉淀Ⅱ为 ，后析出的沉淀为Ⅲ为__________________（填化学式），则pH1 pH2（填填“>”、“=”或“<”），
（4）已知溶解度：NiC2O4 > NiC2O4·H2O > NiC2O4·2H2O，则③的化学方程式是 。
（5）④中阳极的电极反应为 ，验证阳极产物的试剂为 。
（6）试写出⑥的离子方程式 。
燃煤能排放大量的CO、CO2、SO2，PM2．5（可入肺颗粒物）污染也跟冬季燃煤密切相关。SO2、CO、CO2也是对环境影响较大的气体，对它们的合理控制、利用是优化我们生存环境的有效途径。
（1）光气 （COCl2）是一种重要的化工原料，用于农药、医药、聚酯类材料的生产，工业上通过Cl2（g）＋CO（g）
COCl2（g）制备。左图为此反应的反应速率随温度变化的曲线，右图为某次模拟实验研究过程中固定体积容器内各物质的浓度随时间变化的曲线。回答下列问题：
① 0~6 min内，反应的平均速率v（Cl2）＝ ；
②下列说法不能判断该反应达到化学平衡状态的是 。（填字母）
| A．体系中Cl2的转化率不变 |
| B．体系中气体的平均摩尔质量不再改变 |
| C．每消耗1mol CO的同时生成1mol COCl2 |
| D．混合气体密度不变 |
③随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是 ；（填“增大”、“减小”或“不变”）
④比较第8 min反应温度T（8）与第15 min反应温度T（15）的高低：T（8） T(15)
（填“<”、“>”或“＝”）。
⑤若保持温度不变，在第7 min 向体系中加入这三种物质各2 mol，则平衡
移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）；
（2）有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：CO2＋3H2
CH3OH＋H2O
已知：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）△H＝－a kJ·mol－1；
2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）△H＝－b kJ·mol－1；
H2O（g）＝H2O（l）△H＝－c kJ·mol－1；
CH3OH（g）＝CH3OH（l）△H＝－d kJ·mol－1，
则表示CH3OH（l）燃烧热的热化学方程式为：____________________________；
（3）如图所示，利用电化学原理将SO2转化为重要化工原料C
若A为SO2，B为O2，则负极的电极反应式为：________________________；
一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，假定放电过程中，甲醇完全氧化产生的CO2被充分吸收生成CO32－。。
（1）该电池反应的总离子方程式为____________________________________________；
（2）甲醇在_________极发生反应（填正或负），电池在放电过程中溶液的pH将__________（填降低或上升、不变）；
（3）最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气。其中固体电解质是掺杂了Y2O3（Y：钇）的ZrO2（Zr：锆）固体，它在高温下能传导O2－离子（其中氧化反应发生完全）。以丁烷（C4H10）代表汽油。
①放电时固体电解质里的O2－离子的移动方向是向____________极移动（填正或负）。
②电池的正极反应式为____________________________________________ 。
铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为：
Pb+PbO2+4H++2SO42-
2PbSO4+2H2O
回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）
（1）放电时：正极的电极反应式是 ；电解液中H2SO4的浓度将变______，当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加 g。
（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按下图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成__________，B电极上生成________，此时铅蓄电池的正负极的极性将____________。
（1）甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH4 ( g ) + H2O ( g )＝CO ( g ) + 3H2 ( g ) △H ＝+206.0 kJ·mol－1
II：CO ( g ) + 2H2 ( g )＝CH3OH ( g ) △H＝—129.0 kJ·mol－1
CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH (g)和H2(g)的热化学方程式为
（2）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用右图装置模拟上述过程：
①写出阳极电极反应式 。
②写出除去甲醇的离子方程式 。
（3）写出以NaHCO3溶液为介质的Al—空气原电池的电极反应式
负极 。
（1）对工业合成氨条件的探索一直是化学工业的重要课题，在恒温恒容的甲容器、恒温恒压的乙容器中分别进行合成氨反应，如下图（图中所示数据均为初始物理量）。t分钟后反应均达到平衡，生成NH3均为0.4mol（忽略水对压强的影响及氨气的溶解）。
①判断甲容器中的反应达平衡的依据是 .（填写相应编号）
| A．压强不随时间改变 |
| B．气体的密度不随时间改变 |
| C．c(N2)不随时间改变 |
| D．单位时间内生成2molNH3的同时消耗1molN2 |
E．单位时间内断裂3 mol H-H键，同时断裂6 mol N-H键
②该条件下甲容器中反应的平衡常数K=
③该条件下，若向乙中继续加入0.2mol N2，达到新平衡时N2转化率= 。
（2）某甲醇（CH3OH）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），则该电解池的总反应离子方程式为： . 假设溶液体积为300mL，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）.
(13分)有A、B、C、D、E、F、G、H八种原子序数依次增大的元素(原子序数均小于30)。A原子的核外电子数与电子层数相等，B的基态原子有3个不同的能级且各能级中电子数相等，D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，A、E同主族，F的基态原子s能级的电子总数与p能级的电子数相等，B、G同族，H的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍。请回答下列问题：
（1）H元素在周期表中属于 区。G的基态原子电子排布式为 CD2中C的杂化类型是___________
（2）下列说法不正确的是 。
a．B2A2分子中含有σ键和π键
b．B2A2分子的沸点明显低于A2D2分子
c．A2D2分子的空间构型为直线形
d．B、C、D的电负性由大到小的顺序为D>C>B
e．B、C、D的第一电离能由大到小的顺序为D>C>B
f．H2+能与BD分子形成[H(BD)4]2+，其原因是BD分子中含有空轨道
g.B和G的单质能形成相同类型的晶体，其熔点B > G
（3）由B、F、H三种元素形成的一种具有超导性的晶体，B位于F和H原子紧密堆积所形成的空隙当中。晶胞如图所示,该晶体的化学式为___________
（4）CD2、D2和熔融ECD3可制作燃料电池，其原理如下图所示。该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，石墨Ⅰ电极反应式为___________
氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是______________________，在导线中电子流动方向为_______（用a、b 表示）。
（2）负极反应式为 ___________________。
（3）电极表面镀铂粉的原因为___________________。
（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能．因此，大量安全储氢是关键技术之一．金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：Ⅰ.2Li+H2
2LiH
Ⅱ．LiH+H2O═LiOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是______________，反应Ⅱ中的氧化剂是_____________。
②用锂吸收224L（标准状况）H2，再由生成的LiH与H2O作用放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为__________mol。
酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是有碳粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可以得到多种化工原料，有关数据下图所示：
溶解度/（g/100g水）
| 化合物 |
Zn（OH）2 |
Fe（OH）2 |
Fe（OH）3 |
| Ksp近似值 |
10-17 |
10-17 |
10-39 |
回答下列问题：
（1）该电池的负极为 ，正极反应式为 ，
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作5分钟，理论消耗Zn g（已知F=96500C/mol）。
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵，两者可以通过 分离回收，滤渣的主要成分是二氧化锰、 和 ，欲从中得到较纯的二氧化锰，最简便的方法是 ，其原理是 。
（4）用废电池的锌皮制作七水合硫酸锌，需去除少量杂质铁，其方法是：加入稀硫酸和双氧水，溶解，铁变为 加碱调节PH为 ，铁刚好完全沉淀（离子浓度≤1×10-5mo1·L－1时即可认为离子沉淀完全）继续加碱调节PH为 锌开始沉淀（假定此时溶液中Zn2+的浓度为0.1 mo1·L－1）。若上述过程不加双氧水的后果 ，原因是 。
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